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JP7795882B2 - 硬化性着色組成物 - Google Patents
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JP7795882B2 - 硬化性着色組成物 - Google Patents

硬化性着色組成物

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Description

本発明は硬化性着色組成物に関するものである。
液晶表示装置、エレクトロルミネッセンス表示装置及びプラズマディスプレイ等の表示装置やCCDやCMOSセンサなどの固体撮像素子に使用されるカラーフィルタは、硬化性着色組成物から製造される。このような硬化性着色組成物としては、ポリアルキレンオキサイドを有するジメチルポリシロキサン等の表面調整剤と有機溶剤とを含有する液状着色組成物が知られている(特許文献1)。
特開2007-186683号公報
従来よりも表面の粗さが低減された硬化膜(例えば、カラーフィルタ)の製造に有用な硬化性着色組成物を提供することを課題とする。
本発明は、以下の発明を含む。
[1]着色剤(A)、樹脂(B)、シリコーン化合物(C)、重合性化合物(D)、及び重合開始剤(E)を含む硬化性着色組成物であって、
前記シリコーン化合物(C)が条件(1)を満たすことを特徴とする硬化性着色組成物。
〈条件(1)〉
式(1)の構造単位を有する樹脂(B-1)、前記シリコーン化合物(C)、レベリング剤(F)、及び溶剤(G)を含み、固形分の総量100質量%中、前記シリコーン化合物(C)の含有量が21質量%である混合物(H)をガラス基板にスピンコートし、230℃で20分ベークすることにより形成した塗膜と、イオン交換水との接触角が70°以上である。

[2]前記着色剤(A)が染料を含む[1]に記載の硬化性着色組成物。
[3]前記染料が造塩化合物および/またはキサンテン染料である[2]に記載の硬化性着色組成物。
[4]前記造塩化合物がトリアリールメタン系造塩化合物である[3]に記載の硬化性着色組成物。
[5]前記シリコーン化合物(C)の前記硬化性着色組成物の総量に対する含有率が2.0質量%以下である[1]~[4]のいずれかに記載の硬化性着色組成物。
[6]表面の算術平均粗さRaが6.0以下である硬化膜を形成することが可能な[1]~[5]のいずれかに記載の硬化性着色組成物。
[7][1]~[6]のいずれかに記載の硬化性着色組成物から形成されるカラーフィルタ。
[8][7]に記載のカラーフィルタを含む表示装置。
本発明の硬化性着色組成物から形成される硬化膜は、表面の粗さが低減されたものとなる。
本発明の硬化性着色組成物は、着色剤(以下、「着色剤(A)」という場合がある)、樹脂(以下、「樹脂(B)」という場合がある)、シリコーン化合物(以下、「シリコーン化合物(C)」という場合がある)、重合性化合物(以下、「重合性化合物(D)」という場合がある)、及び重合開始剤(以下、「重合開始剤(E)」という場合がある)を含む。更にシリコーン化合物(C)は条件(1)を満たすものである。
〈条件(1)〉
式(1)の構造単位を有する樹脂(B-1)、シリコーン化合物(C)、レベリング剤(F)、及び溶剤(G)を含み、固形分の総量100質量%中、シリコーン化合物(C)の含有量が21質量%である混合物(H)をガラス基板にスピンコートし、230℃で20分ベークすることにより形成した塗膜と、イオン交換水との接触角が70°以上である。
上記条件(1)を満たすシリコーン化合物(C)を硬化性着色組成物に含有させることにより、当該硬化性着色組成物から形成される硬化膜の表面粗さを低減することができる。
本発明の硬化性着色組成物は、更にレベリング剤(以下、レベリング剤(F)という場合がある)を含むことが好ましい。更に、本発明の硬化性着色組成物は、溶剤(以下、溶剤(G)という場合がある)を含むことが好ましい。
以下では各成分について詳述する。本明細書において、各成分として例示する化合物は、特に断りのない限り、単独で又は複数種を組合せて使用することができる。
<着色剤(A)>
着色剤(A)は、染料を含むことが好ましい。染料に対してシリコーン化合物(C)が作用し易いため、後述するシリコーン化合物(C)による表面粗さの低減効果が発揮され易くなる。また当該染料は造塩化合物であることが好ましい。造塩化合物はイオン結合を有するものである。
染料として、好ましくはトリアリールメタン染料、クマリン染料、シアニン染料、スクアリリウム染料、キサンテン染料が好ましく挙げられ、トリアリールメタン染料、キサンテン染料がより好ましい。コントラスト向上の観点からはトリアリールメタン染料がさらに好ましく、表面粗さの低減の観点からはキサンテン染料がさらに好ましい。これらの染料は、それぞれ単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
造塩化合物として、トリアリールメタン系造塩化合物、クマリン系造塩化合物、シアニン系造塩化合物、スクアリリウム系造塩化合物、キサンテン系造塩化合物が好ましく挙げられ、キサンテン系造塩化合物、トリアリールメタン系造塩化合物がより好ましく、トリアリールメタン系造塩化合物がさらに好ましい。これらの造塩化合物は、それぞれ単独で用いても、2種以上を併用してもよい。クマリン系造塩化合物、シアニン系造塩化合物、スクアリリウム系造塩化合物として、特開2018-194747号公報に記載のクマリン系造塩化合物、シアニン系造塩化合物、スクアリリウム系造塩化合物が好ましく挙げられる。キサンテン染料として、特開2013-234319号公報に記載のキサンテン染料が挙げられ、キサンテン系造塩化合物として、キサンテン染料のうち、イオン結合を有するものが好ましく挙げられる。トリアリールメタン系造塩化合物、及びキサンテン染料については以下、詳述する。
<トリアリールメタン系造塩化合物>
トリアリールメタン系造塩化合物は、トリアリールメタン骨格を有するカチオンと、トリアリールメタン骨格を有さないアニオンとからなる化合物であってもよく、トリアリールメタン骨格を有するアニオンと、トリアリールメタン骨格を有さないカチオンとからなる化合物であってもよい。トリアリールメタン骨格とは、1つの炭素に3つの芳香族環が結合した骨格のことであり、該3つの芳香族環のうち、2つが芳香族炭化水素環であり1つが芳香族複素環である骨格が好ましい。
トリアリールメタン系造塩化合物が式(A1)で表される化合物(以下、化合物(A1)という場合がある)、及び式(A2)で表される化合物(以下、化合物(A2)という場合がある)からなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、化合物(A1)であることがより好ましい。
<<化合物(A1)>>

[式(A1)中、
41b~R44bは、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1~20の飽和炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数6~20の芳香族炭化水素基、又は、置換基を有していてもよい炭素数7~30のアラルキル基を表し、該芳香族炭化水素基及び該アラルキル基が有していてもよい置換基は、-SO3 -又は-SO2-N--SO2-Rfであってもよく、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、置換若しくは非置換のアミノ基又はハロゲン原子に置換されていてもよく、該飽和炭化水素基の炭素数が2~20である場合、該飽和炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-又は-CO-に置き換わっていてもよい。ただし、該炭素数2~20の飽和炭化水素基において、隣接する-CH2-が同時に-O-に置き換わることはない。R41bとR42bとが結合してそれらが結合する窒素原子とともに環を形成してもよく、R43bとR44bとが結合してそれらが結合する窒素原子とともに環を形成してもよい。
47b~R54bは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、ヒドロキシ基、-SO3 -、-SO2-N--SO2-Rf、又は炭素数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基を構成する-CH2-は、-O-又は-CO-に置き換わっていてもよく、R48bとR52bとが互いに結合して、-NH-、-S-、又は-SO2-を形成していてもよい。ただし、該アルキル基において、隣接する-CH2-が同時に-O-に置換されることはない。
環T2bは、炭素数3~10の芳香族複素環又は炭素数6~10の芳香族炭化水素環を表し、該芳香族複素環及び該芳香族炭化水素環は、炭素数1~20の飽和炭化水素基、置換若しくは非置換のアミノ基又は置換基を有していてもよい炭素数6~20の芳香族炭化水素基を有していてもよい。該芳香族炭化水素基が有していてもよい置換基は、-SO3 -又は-SO2-N--SO2-Rfであってもよい。
r+は、r価の金属イオンを表す。
kは、R41b~R44b、R47b~R54b及び環T2bが有する-SO3 -の個数及び-SO2-N--SO2-Rfの個数の和を表す。
rは、1以上の整数を表す。
fは、炭素数1~12のフルオロアルキル基を表す。
ただし、R41b~R44b、R47b~R54b及び環T2bは、-SO3 -又は-SO2-N--SO2-Rfを少なくとも1つ有する。
なお、1分子中に下記式で表される構造が複数含まれる場合、それらは同じ構造であっても異なる構造であってもよい。

[式中、環T2b、R41b~R44b及びR47b~R54bは、それぞれ、上記と同義である。]]
環T2bで表される芳香族複素環は、単環でも縮合環でもよい。環T2bで表される芳香族複素環の炭素数は、好ましくは3~10であり、より好ましくは3~8である。また、芳香族複素環は、5~10員環であることが好ましく、5~9員環であることがより好ましい。単環の芳香族複素環としては、例えば、ピロール環、オキサゾール環、ピラゾール環、イミダゾール環、チアゾール環等の窒素原子を含む5員環;フラン環、チオフェン環等の窒素原子を含まない5員環;ピリジン環、ピリミジン環、ピリダジン環、ピラジン環等の窒素原子を含む6員環;等が挙げられ、縮合環の芳香族複素環としては、インドール環、ベンズイミダゾール環、ベンゾチアゾール環、キノリン環等の窒素原子を含む縮合環;ベンゾフラン環等の窒素原子を含まない縮合環;等が挙げられる。
中でも、環T2bの芳香族複素環としては、窒素原子を含む芳香族複素環が好ましく、窒素原子を含む5員環の芳香族複素環がより好ましい。
環T2bの芳香族複素環が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、シアノ基、置換基を有していてもよい炭素数1~20の飽和炭化水素基、置換若しくは非置換のアミノ基又は置換基を有していてもよい炭素数6~20の芳香族炭化水素基等が挙げられ、好ましくは炭素数1~20の飽和炭化水素基、置換若しくは非置換のアミノ基又は置換基を有していてもよい炭素数6~20の芳香族炭化水素基が挙げられる。環T2bは、置換基を有していてもよいアミノ基を有していることが好ましく、該アミノ基が有していてもよい置換基としては、炭素数1~20の飽和炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数6~10の芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数7~30のアラルキル基等が好ましい。
環T2bは、式(A1-t1)で表される環であることが好ましい。
[式(A1-t1)中、
56bは、水素原子、炭素数1~20の飽和炭化水素基、又は、置換基を有していてもよい炭素数6~20の芳香族炭化水素基を表す。
X2bは、酸素原子、-N(R57b)-、又は硫黄原子を表す。
57bは、水素原子又は炭素数1~10のアルキル基を表す。
45b及びR46bは、それぞれ独立して、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1~20の飽和炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数6~20の芳香族炭化水素基又は置換基を有していてもよい炭素数7~30のアラルキル基を表し、該飽和炭化水素基の炭素数が2~20である場合、該飽和炭化水素基に含まれる-CH2-は-O-又は-CO-に置き換わっていてもよい。ただし、該炭素数2~20の飽和炭化水素基において、隣接する-CH2-が同時に-O-に置換されることはない。R45bとR46bとが結合してそれらが結合する窒素原子とともに環を形成してもよい。
*は、カルボカチオンとの結合手を表す。]
また環T2bは、式(A1-t2)で表される環であることも好ましい。
[式(A1-t2)中、
59bは、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1~20の飽和炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数6~20の芳香族炭化水素基又は置換基を有していてもよい炭素数7~30のアラルキル基を表す。
60bは、水素原子、炭素数1~20の飽和炭化水素基、又は置換基を有していてもよい炭素数6~20の芳香族炭化水素基を表す。
61bは、水素原子、-SO3 -、又は-SO2-N--SO2-Rfを表す。
*は、カルボカチオンとの結合手を表す。]
環T2bで表される芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ナフタレン環等が挙げられる。環T2bで表される芳香族炭化水素環が有していてもよい置換基としては、上述した芳香族複素環が有していてもよい置換基が挙げられる。
41b~R46b、R56b及びR59b~R60bで表される炭素数1~20の飽和炭化水素基並びに環T2bが有していてもよいアミノ基が有していてもよい炭素数1~20の飽和炭化水素基は、直鎖状、分岐鎖状及び環状の何れであってもよい。直鎖状又は分岐鎖状の飽和炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、イコシル基等の直鎖状アルキル基;イソプロピル基、イソブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、2-エチルヘキシル基等の分岐鎖状アルキル基等が挙げられる。該飽和炭化水素基の炭素数は、好ましくは1~10であり、より好ましくは1~8であり、さらに好ましくは1~6である。
41b~R46b、R56b及びR59b~R60bで表される環状の飽和炭化水素基並びに環T2bが有していてもよいアミノ基が有していてもよい環状の飽和炭化水素基は、単環でも多環でもよい。該環状の飽和炭化水素基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基等の脂環式飽和炭化水素基が挙げられる。該環状の飽和炭化水素基の炭素数は、好ましくは3~10であり、より好ましくは6~10である。
41b~R46b、R56b及びR59b~R60bで表される飽和炭化水素基並びに環T2bが有していてもよいアミノ基が有していてもよい飽和炭化水素基は、置換若しくは非置換のアミノ基又はハロゲン原子を置換基として有していてもよい。置換アミノ基としては、例えば、メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基などのアルキルアミノ基が挙げられる。またハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。またハロゲン原子がフッ素原子の場合、置換基としてフッ素原子を有する飽和炭化水素基は、トリフルオロメチル基、ペルオロエチル基、ペルフルオロプロピル基などのペルフルオロアルキル基であることが好ましい。
47b~R54bで表される炭素数1~8のアルキル基としては、R41bで表される飽和炭化水素基として例示した直鎖状又は分岐鎖状の飽和炭化水素基のうち炭素数1~8の基が挙げられる。
また、R57bで表される炭素数1~10のアルキル基としては、R41bで表される飽和炭化水素基として例示した直鎖状又は分岐鎖状の飽和炭化水素基のうち炭素数1~10の基が挙げられる。
41b~R46bで表される飽和炭化水素基の炭素数が2~20である場合、該飽和炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-又は-CO-に置き換わっていてもよい。ただし、該炭素数2~20の飽和炭化水素基において、隣接する-CH2-が同時に-O-に置換されることはない。この場合、飽和炭化水素基としては、直鎖状又は分岐鎖状の飽和炭化水素基(すなわち直鎖状又は分岐鎖状アルキル基)が好ましく、直鎖状の飽和炭化水素基(すなわち直鎖状アルキル基)がより好ましい。-CH2-が-O-又は-CO-に置き換わっていてもよい飽和炭化水素基の好ましい炭素数は、2~10であり、より好ましくは2~8である。また-CH2-が-O-又は-CO-に置き換わった時、末端と-O-若しくは-CO-との間、又は-O-若しくは-CO-と-O-若しくは-CO-との間の炭素数は、好ましくは1~5であり、より好ましくは2~3であり、さらに好ましくは2である。
また、R41b~R46b、R56b及びR59b~R60bで表される置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基並びに環T2bが有していてもよいアミノ基が有していてもよい芳香族炭化水素基(ただし該芳香族炭化水素基は、置換基を有していてもよい)の炭素数は、好ましくは6~20であり、より好ましくは6~15であり、さらに好ましくは6~12である。該芳香族炭化水素基としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ビフェニル基、ターフェニル基等が挙げられ、好ましくは、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基であり、特に好ましくはフェニル基、トリル基、キシリル基である。また該芳香族炭化水素基は、1又は2以上の置換基を有していてもよい。該置換基としては、フッ素原子、塩素原子、ヨウ素原子、臭素原子等のハロゲン原子;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1~6のアルコキシ基;ヒドロキシ基;スルファモイル基;メチルスルホニル基等の炭素数1~6のアルキルスルホニル基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数1~6のアルコキシカルボニル基;-SO3 -;-SO2-N--SO2-Rf;等が挙げられ、フッ素原子、塩素原子、ヨウ素原子、臭素原子等のハロゲン原子;-SO3 -;-SO2-N--SO2-Rfであることが好ましく、フッ素原子又は-SO3 -であることがより好ましい。ただし、-SO3 -及び-SO2-N--SO2-Rfは、芳香族炭化水素基の芳香族炭化水素環に直接結合していること、すなわち、芳香族炭化水素環に結合する水素原子を置換していることが好ましい。
置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基の具体例としては、例えば、下記式で表される基が挙げられる。下記式中、*は結合手を表す。
41b~R46b、R59bで表される置換基を有していてもよいアラルキル基並びに環T2bが有していてもよいアミノ基が有していてもよいアラルキル基(ただし該アラルキル基は、置換基を有していてもよい)としては、上記芳香族炭化水素基として説明した基にメチレン基、エチレン基、プロピレン基等の炭素数1~10(好ましくは炭素数1~5)のアルカンジイル基が結合した基等が挙げられる。該アラルキル基の炭素数は、好ましくは7~30であり、より好ましくは7~20であり、さらに好ましくは7~17である。
41b及びR42bが結合してそれらが結合する窒素原子とともに形成する環、R43b及びR44bが結合してそれらが結合する窒素原子とともに形成する環、並びにR45b及びR46bが結合してそれらが結合する窒素原子とともに形成する環としては、ピロリジン環、モルホリン環、ピペリジン環、ピペラジン環等の含窒素非芳香族4~7員環が挙げられ、好ましくはピロリジン環、ピペリジン環などのヘテロ原子として1つの窒素原子だけを有する4~7員環が挙げられる。
中でも、R41b~R44b、R56b、R59b~R60bとしては、それぞれ独立して、炭素数1~20の飽和炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基が好ましく、それぞれ独立して、炭素数1~8の飽和炭化水素基又は下記式で表される基であることがより好ましく、R41b及びR43bは、それぞれ独立して、炭素数1~20の飽和炭化水素基であることがさらに好ましく、R42b及びR44bは、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基であることがさらに好ましく、R56bは、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基であることがさらに好ましい。
56b、R59b~R60bは、さらにより好ましくは下記式で表される基である。下記式中、*は結合手を表す。
45b~R46bは、それぞれ独立して、炭素数1~20の飽和炭化水素基、炭素数2~20のアルキル基を構成する-CH2-が-O-又は-CO-に置き換わった基、又は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基であるか、或いはR45bとR46bとが結合してそれらが結合する窒素原子とともに環を形成することが好ましい。R45b~R46bは、それぞれ独立して、炭素数1~8の飽和炭化水素基、アルコキシアルキル基、下記式で表される基であるか、又は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基であるか、或いはR45bとR46bとが結合してヘテロ原子として1つの窒素原子だけを有する4~7員環を形成することがより好ましく、それぞれ独立して、炭素数1~8の飽和炭化水素基、又は置換基を有している芳香族炭化水素基であるか、アルコキシアルキル基、又は下記式で表される基であることがさらに好ましい。中でも、R45bは、炭素数1~4の飽和炭化水素基であり、R46bは、トリル基であることがさらにより好ましい。下記式中、*は窒素原子との結合手を表す。
またR47b~R54bで表される炭素数2~8のアルキル基を構成する-CH2-が-O-又は-CO-に置き換わった基(ただし、該アルキル基において、隣接する-CH2-が同時に-O-に置換されることはない)としては、上記R41b~R46bで表される炭素数2~20のアルキル基を構成する-CH2-が-O-又は-CO-に置き換わった基のうち炭素数8以下の基が挙げられる。
47b~R54bは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1~8のアルキル基であることが好ましく、それぞれ独立して、水素原子、メチル基、フッ素原子又は塩素原子であることがより好ましく、それぞれ独立して、水素原子であることがさらに好ましい。
また、R57bとしては、水素原子又は炭素数1~5のアルキル基が好ましい。
61bとしては、水素原子が好ましい。
X2bとしては、-S-であることが好ましい。
r+で表されるr価の金属イオンとしては、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン等のアルカリ金属イオン;ベリリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、ストロンチウムイオン、バリウムイオン等のアルカリ土類金属イオン;チタンイオン、ジルコニウムイオン、クロムイオン、マンガンイオン、鉄イオン、コバルトイオン、ニッケルイオン、銅イオン等の遷移金属イオン;亜鉛イオン、カドミウムイオン、アルミニウムイオン、インジウムイオン、錫イオン、鉛イオン、ビスマスイオン等の典型金属イオン等が挙げられる。rは、1以上であり、2以上であることが好ましく、好ましくは5以下であり、より好ましくは4以下であり、さらに好ましくは3以下である。
r+としては、アルカリ土類金属イオン、典型金属イオン等がより好ましく、アルカリ土類金属イオン、亜鉛イオンがさらに好ましく、アルカリ土類金属イオンがさらにより好ましい。
式(A1)において、Mr+の個数は、R41b~R44b、R47b~R54b及び環T2bが有する-SO3 -の個数及び-SO2-N--SO2-Rfの個数の和(k)よりも1つ少ない数となる。このため化合物(A1)は、価数が0、すなわち電気的に中性の化合物となる。
fで表される炭素数1~12のフルオロアルキル基としては、モノフルオロメチル基、ジフルオロメチル基、ペルフルオロメチル基、モノフルオロエチル基、ジフルオロエチル基、トリフルオロエチル基、テトラフルオロエチル基、ペルフルオロエチル基、モノフルオロプロピル基、ジフルオロプロピル基、トリフルオロプロピル基、テトラフルオロプロピル基、ペンタフルオロプロピル基、ヘキサフルオロプロピル基、ペルフルオロプロピル基、モノフルオロブチル基、ジフルオロブチル基、トリフルオロブチル基、テトラフルオロブチル基、ペンタフルオロブチル基、ヘキサフルオロブチル基、ヘプタフルオロブチル基、オクタフルオロブチル基、ペルフルオロブチル基等が挙げられる。中でも、Rfで表されるフルオロアルキル基としては、ペルフルオロアルキル基が好ましい。またRfで表されるフルオロアルキル基の炭素数は、好ましくは1~10であり、より好ましくは1~5であり、さらに好ましくは1~3である。
式(A1)において、R41b~R44b、R47b~R54b及び環T2bは、-SO3 -又は-SO2-N--SO2-Rfを少なくとも1つ有し、好ましくは-SO3 -を少なくとも1つ有する。R41b~R44b、R47b~R54b及び環T2bが有する-SO3 -及び-SO2-N--SO2-Rfの個数の和(k)は、好ましくは1~7であり、より好ましくは2~7であり、さらに好ましくは2~4であり、さらにより好ましくは2又は3であり、とりわけ好ましくは2である。
-SO3 -又は-SO2-N--SO2-Rfは、以下の(Ia)~(Id)から選ばれる少なくとも1以上の条件を満たすことが好ましく、(Ia)及び(Ib)から選ばれる少なくとも1以上の条件を満たすことがより好ましい。
(Ia)上記R47b~R54bのいずれかとして含まれる
(Ib)R41b~R44bで表される置換基を有していてもよい炭素数6~20の芳香族炭化水素基のいずれかに結合している
(Ic)R41b~R44bで表される置換基を有していてもよい炭素数7~30のアラルキル基のいずれかに結合している
(Id)T2bで表される芳香族複素環の水素原子を置換する炭素数6~20の芳香族炭化水素基のいずれかに結合している
ただし芳香族炭化水素基又はアラルキル基に-SO3 -又は-SO2-N--SO2-Rfが結合している場合、-SO3 -又は-SO2-N--SO2-Rfは、芳香族炭化水素基又はアラルキル基の芳香族炭化水素環に直接結合していることが好ましい。すなわち-SO3 -又は-SO2-N--SO2-Rfは、芳香族炭化水素環に結合する水素原子を置換していることが好ましい。
-SO3 -又は-SO2-N--SO2-Rfは、R41b~R44bで表される置換基を有していてもよい炭素数6~20の芳香族炭化水素基又はR41b~R44bで表される置換基を有していてもよい炭素数7~30のアラルキル基における芳香族炭化水素環(例えばベンゼン環)において、窒素原子との結合位置に対してパラ位に結合していることが好ましい。
化合物(A1)に複数の-SO3 -又は-SO2-N--SO2-Rfが含まれる場合、複数の-SO3 -又は-SO2-N--SO2-Rfは、同一の芳香族炭化水素環に結合していてもよいが、異なる芳香族炭化水素環に結合していることが好ましい。
化合物(A1)は、エチレン性不飽和結合を有しないことが好ましい。
化合物(A1)は、下記式(II-1)で表される化合物(以下、化合物(II-1)という場合がある)であることが好ましい。
[式(II-1)中、
81b~R90bは、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1~20の飽和炭化水素基、ハロゲン原子、-SO3 -又は-SO2-N--SO2-Rfを表す。
k1は、R41b、R43b、R47b~R54b、R81b~R90b及び環T2bが有する-SO3 -の個数及び-SO2-N--SO2-Rfの個数の和を表す。
41b、R43b、R47b~R54b、T2b、Mr+、r、Rfは上記と同義である。
ただし、R41b、R43b、R47b~R54b、R81b~R90b及び環T2bは、-SO3 -又は-SO2-N--SO2-Rfを少なくとも1つ有する。]
81b~R90bで表される炭素数1~20の飽和炭化水素基としては、R41bで表される飽和炭化水素基として例示した基と同様の基が挙げられる。R81b~R90bとしては、水素原子、炭素数1~8の飽和炭化水素基、-SO3 -又は-SO2-N--SO2-Rfが好ましく、水素原子、炭素数1~4の飽和炭化水素基、-SO3 -又は-SO2-N--SO2-Rfがより好ましく、水素原子、炭素数1~4の飽和炭化水素基、又は-SO3 -がさらに好ましい。
-SO3 -又は-SO2-N--SO2-Rfは、(Ie)~(Ig)から選ばれる少なくとも1以上の条件を満たすことが好ましく、(If)及び(Ig)から選ばれる少なくとも1以上の条件を満たすことがより好ましく、(If)の条件を満たすことがさらに好ましい。
(Ie)R47b~R54bのいずれかとして含まれる
(If)R81b~R90bのいずれかとして含まれる
(Ig)T2bで表される芳香族複素環の水素原子を置換する炭素数6~20の芳香族炭化水素基に結合している
-SO3 -又は-SO2-N--SO2-Rfは、(If’)の条件を満たすことがさらにより好ましい。
(If’)R86b及びR89bのいずれか一方または両方に含まれる
式(II-1)において、R41b、R43b、R47b~R54b、R81b~R90b及び環T2bが有する-SO3 -及び-SO2-N--SO2-Rfの個数の和(k1)は、好ましくは1~7であり、より好ましくは1~4であり、さらに好ましくは1又は2である。
化合物(A1)としては、例えば、以下に示す化合物(式(A1-1)~式(A1-13)で表される化合物)が挙げられる。
式(A1-1)~式(A1-13)で表される化合物の中でも、式(A1-7)、式(A1-11)、又は式(A1-13)で表される化合物が好ましく、式(A1-7)で表される化合物が特に好ましい。
<<化合物(A2)>>

[式(A2)中、
11b~R14bは、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1~20の飽和炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数6~20の芳香族炭化水素基又は置換基を有していてもよい炭素数7~30のアラルキル基を表し、該炭素数1~20の飽和炭化水素基において、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、置換若しくは非置換のアミノ基又はハロゲン原子に置換されていてもよく、該飽和炭化水素基の炭素数が2~20である場合、該飽和炭化水素基に含まれる-CH2-は-O-又は-CO-に置換されていてもよい。ただし、該炭素数2~20の飽和炭化水素基において、隣接する-CH2-が同時に-O-に置換されることはない。R11bとR12bとが結合してそれらが結合する窒素原子とともに環を形成してもよく、R13bとR14bとが結合してそれらが結合する窒素原子とともに環を形成してもよい。
17b~R24bは、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、ヒドロキシ基、炭素数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基を構成する-CH2-は-O-又は-CO-に置換されていてもよい。R18bとR22bとが互いに結合して、-NH-、-O-、-S-又は-SO2-を形成していてもよい。
環T1bは、置換基を有していてもよい炭素数3~10の芳香族複素環又は置換基を有していてもよい炭素数6~10の芳香族炭化水素環を表す。
[Y]m-は、タングステン、モリブデン、ケイ素、及びリンからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素と、酸素とを含有する任意のm価のアニオンを表す。
mは任意の自然数を表す。
なお、1分子中に下記式で表される構造が複数含まれる場合、それらは同じ構造であっても異なる構造であってもよい。

[式中、環T1b、R11b~R14b、及びR17b~R24bは、それぞれ、上記と同義である。]]
環T1bの芳香族複素環は、単環でも縮合環でもよい。
環T1bの芳香族複素環が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、シアノ基、置換基を有していてもよい炭素数1~20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~20の芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよいアミノ基等が挙げられる。環T1bは、炭素数1~10のアルキル基等の置換基を有していてもよいアミノ基を有していることが好ましい。
中でも、環T1bの芳香族複素環は、窒素原子を含む芳香族複素環であることが好ましく、窒素原子を含む5員環の芳香族複素環であることがより好ましい。
さらに、環T1bは、式(A2-t1)で表される環が特に好ましい。

[式(A2-t1)中、
26bは、水素原子、炭素数1~20の飽和炭化水素基、又は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基を表す。
X1bは、酸素原子、-NR27b-、又は硫黄原子を表す。
27bは、水素原子又は炭素数1~10のアルキル基を表す。
15b及びR16bは、互いに独立に、置換基を有していてもよい炭素数1~20の飽和炭化水素基、炭素数2~20のアルキル基であって、該アルキル基に含まれる-CH2-が-O-で置き換わっていてもよい基、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよいアラルキル基或いは水素原子を表す。R15bとR16bとが結合してそれらが結合する窒素原子とともに環を形成してもよい。
ただし、隣接する-CH2-が同時に-O-に置換されることはなく、また、窒素原子に結合する-CH2-が-O-に置換されることもない。
*は、カルボカチオンとの結合手を表す。]
環T1bの芳香族炭化水素環としては、ベンゼン環、ナフタレン環等が挙げられる。
環T1bの芳香族炭化水素環が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、シアノ基、置換基を有していてもよい炭素数1~20のアルキル基、置換基を有していてもよい炭素数6~20の芳香族炭化水素基、置換基を有していてもよいアミノ基等が挙げられる。
11b~R16b、及びR26bで表される炭素数1~20の飽和炭化水素基は、直鎖、分岐鎖及び環状の何れであってもよい。直鎖又は分岐鎖の飽和炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、イコシル基等の直鎖状アルキル基;イソプロピル基、イソブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、2-エチルヘキシル基等の分岐鎖状アルキル基等が挙げられる。該飽和炭化水素基は、好ましくは炭素数1~10であり、より好ましくは炭素数1~8であり、さらに好ましくは炭素数1~6である。
11b~R16b、及びR26bで表される環状の飽和炭化水素基は、単環でも多環でもよい。該環状の飽和炭化水素基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、アダマンチル基等が挙げられる。該環状の飽和炭化水素基は、好ましくは炭素数3~10であり、より好ましくは炭素数6~10である。
11b~R16b、及びR26bの飽和炭化水素基は、ハロゲン原子又は置換されていてもよいアミノ基で置換されていてもよい。置換されていてもよいアミノ基としては、例えば、アミノ基;メチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等のアルキルアミノ基が挙げられる。またハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられる。またハロゲン原子がフッ素原子の場合、トリフルオロメチル単位、ペンタフルオロエチル単位、ヘプタフルオロプロピル単位等のペルフルオロアルキル単位を形成する様にハロゲン原子が置換していることが好ましい。
17b~R24bで表される炭素数1~8のアルキル基としては、R11bで表される飽和炭化水素基として例示した直鎖又は分岐鎖の飽和炭化水素基のうち炭素数1~8の基が挙げられる。
また、R27bで表される炭素数1~10のアルキル基としては、R11bで表される飽和炭化水素基として例示した直鎖又は分岐鎖の飽和炭化水素基のうち炭素数1~10の基が挙げられる。
11b~R16bで表される飽和炭化水素基(好ましくはアルキル基)の炭素数が2以上である場合、該飽和炭化水素基(好ましくはアルキル基)に含まれる-CH2-は-O-又は-CO-に置換されていてもよく、好ましくは-O-に置換されていてもよい。該飽和炭化水素基(好ましくはアルキル基)の好ましい炭素数は、2~10であり、より好ましくは2~8である。また-CH2-が-O-又は-CO-に置換された時、末端と-O-若しくは-CO-との間、又は-O-若しくは-CO-と-O-若しくは-CO-との間の炭素数は、例えば、1~5であり、好ましくは2~3であり、より好ましくは2である。ただし、隣接する-CH2-が同時に-O-に置換されることはない。
また、R11b~R16b、及びR26bで表される置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基としては、炭素数6~20であることが好ましく、より好ましくは炭素数6~15、さらに好ましくは炭素数6~12である。該芳香族炭化水素基としては、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、フェナントリル基、ビフェニル基、ターフェニル基等のアリール基が挙げられ、好ましくは、フェニル基、ナフチル基、トリル基、キシリル基であり、特に好ましくはフェニル基、トリル基である。また該芳香族炭化水素基は、1又は2以上の置換基を有していてもよく、該置換基としては、フッ素原子、塩素原子、ヨウ素原子、臭素原子等のハロゲン原子;メトキシ基、エトキシ基等の炭素数1~6のアルコキシ基;ヒドロキシ基;スルファモイル基;メチルスルホニル基等の炭素数1~6のアルキルスルホニル基;メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基等の炭素数1~6のアルコキシカルボニル基;等が挙げられる。
11b~R16bで表される置換基を有していてもよいアラルキル基としては、上記芳香族炭化水素基として説明した基にメチレン基、エチレン基、プロピレン基等の炭素数1~5のアルカンジイル基が結合した基等が挙げられる。
11b及びR12bが結合してそれらが結合する窒素原子とともに形成する環、R13b及びR14bとが結合してそれらが結合する窒素原子とともに形成する環、並びにR15b及びR16bとが結合してそれらが結合する窒素原子とともに形成する環としては、ピロリジン環、モルホリン環、ピペリジン環、ピペラジン環等の含窒素非芳香族4~7員環が挙げられ、好ましくはピロリジン環、ピペリジン環などのヘテロ原子として1つの窒素原子だけを有する4~7員環が挙げられる。
中でも、R11b~R14b、及びR26bとしては、炭素数1~20の飽和炭化水素基又は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基が好ましく、それぞれ独立して、炭素数1~8の飽和炭化水素基又は下記式で表される基であることがより好ましい。下記式中、*は結合手を表し、Meはメチル基を表す。
11b及びR13bは、それぞれ独立して、炭素数1~10の飽和炭化水素基であることが好ましく、R12b及びR14bは、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基であることが好ましく、R26bは、ハロゲン原子を有していてもよい芳香族炭化水素基であることが好ましい。
11b及びR13bは、それぞれ独立して、炭素数1~6の飽和炭化水素基であることがより好ましく、R12b及びR14bは、それぞれ独立して、芳香族炭化水素基であることがより好ましく、R26bは、フッ素原子を有していてもよい芳香族炭化水素基であることがより好ましい。
11b及びR13bは、それぞれ独立して、メチル基又はエチル基であることがさらに好ましく、R12b及びR14bは、それぞれ独立して、フェニル基であることがより好ましく、R26bは、フッ素原子を有するフェニル基であることがより好ましい。
15b及びR16bは、それぞれ独立して、炭素数1~20の飽和炭化水素基、炭素数2~20のアルキル基の炭素原子間に-O-が挿入された基、又は置換基を有していてもよい芳香族炭化水素基であるか、或いはR15bとR16bとが結合してそれらが結合する窒素原子とともに環を形成することが好ましい。より好ましい態様は、R15b及びR16bが、それぞれ独立して、炭素数1~8の飽和炭化水素基、アルコキシアルキル基、又は下記式で表される基であるか、或いはR15bとR16bとが結合してヘテロ原子として1つの窒素原子だけを有する4~7員環を形成する態様である。下記式中、*は窒素原子との結合手を表し、Meはメチル基を表す。
また、R17b~R24bで表される炭素数1~8のアルキル基、及び炭素数2~8のアルキル基の-CH2-が-O-又は-CO-に置換されている基としては、上記R11b~R16bの対応する基から炭素数8以下のものを選択した基が例示できる。
17b~R24bは、合成の容易さの点から、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子又は炭素数1~8のアルキル基であることが好ましく、それぞれ独立して、水素原子、メチル基、フッ素原子又は塩素原子であることがより好ましく、それぞれ独立して、水素原子であることがさらに好ましい。
X1bは、硫黄原子であることが好ましい。
式(A2)のカチオン部分としては、例えば、下記表1に示すように、式(I-1)で表されるカチオン1~カチオン14が挙げられる。
表1中、Ph1~Ph9は、下記式で表される基を意味するものとする。式中、*は結合手を表す。
中でも、式(A2)のカチオン部分としては、カチオン1~カチオン6、カチオン11~カチオン14が好ましく、カチオン1、カチオン2、又はカチオン12~カチオン14がより好ましく、さらに好ましくはカチオン12である。
[Y]m-は、タングステン、モリブデン、ケイ素、及びリンからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素と、酸素とを含有する任意のm価のアニオンである。このようなアニオンを含む化合物は、耐熱性や耐溶剤性が良好である傾向がある。
mは、好ましくは1~20であり、より好ましくは1~14であり、さらに好ましくは2~8であり、さらにより好ましくは2~6である。
[Y]m-で表されるアニオンとしては、タングステンを含有するヘテロポリ酸のアニオン、又はタングステンを含有するイソポリ酸のアニオンが好ましい。
タングステンを含有するヘテロポリ酸又はイソポリ酸のアニオンとしては、例えば、ケギン型リンタングステン酸イオンα-[PW12403-、ドーソン型リンタングステン酸イオンα-[P218626-、β-[P218626-、ケギン型ケイタングステン酸イオンα-[SiW12404-、β-[SiW12404-、γ-[SiW12404-、[P2176110-、[P2155612-、[H22124812-、[NaP53011014-、α-[SiW93410-、γ-[SiW10368-、α-[SiW11398-、β-[SiW11398-、[W6192-、[W10324-、WO4 2-及びこれらの混合物が挙げられる。
[Y]m-で表されるアニオンとしては、ケイ素及びリンからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素と、酸素とからなるアニオンも好ましい。
ケイ素及びリンからなる群より選ばれる少なくとも1つの元素と、酸素とからなるアニオンとしては、SiO3 2-、PO4 3-が挙げられる。
合成と後処理の容易さから、ケギン型リンタングステン酸イオン、ドーソン型リンタングステン酸イオン等のリンタングステン酸アニオン;ケギン型ケイタングステン酸イオン等のケイタングステン酸アニオン;[W1032]4-等のタングステン系イソポリ酸アニオンが好ましい。中でもケギン型リンタングステン酸アニオン、タングステン系イソポリ酸アニオンが特に好ましい。
化合物(A2)としては、例えば、下記表2~3の式(A2-1)~式(A2-52)で表される化合物が挙げられる。
化合物(A2)としては、式(A2-41)~式(A2-44)で表される化合物が好ましく、式(A2-41)で表される化合物がより好ましい。
化合物(A2)は、特開2015―28121号公報に記載の方法に準じて製造することができる。
化合物(A1)及び/又は化合物(A2)の含有率は、着色剤(A)の固形分の総量100質量%中、50~100質量%が好ましく、70~100質量%がより好ましく、90~100質量%がさらに好ましく、95~100質量%がさらにより好ましく、100質量%が最も好ましい。当該含有率は化合物(A1)と化合物(A2)を併用する場合には、これらの合計の含有率である。
<キサンテン染料>
キサンテン染料は、分子内にキサンテン骨格を有する染料である。キサンテン染料としては、式(1a)で表される化合物(以下、「化合物(1a)」という場合がある。)を含む染料が好ましい。化合物(1a)は、その互変異性体であってもよい。化合物(1a)を用いる場合、キサンテン染料中の化合物(1a)の含有量は、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上である。特に、キサンテン染料として、化合物(1a)のみを使用することが好ましい。
[式(1a)中、R1~R4は、それぞれ独立して、水素原子、置換基を有していてもよい炭素数1~20の1価の飽和炭化水素基又は置換基を有していてもよい炭素数6~10の1価の芳香族炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-、-CO-又は-NR11-で置き換わっていてもよい。R1及びR2が結合して隣接する窒素原子とともに環を形成してもよく、R3及びR4が結合して隣接する窒素原子とともに環を形成してもよい。
5は、-OH、-SO3 -、-SO3H、-SO3 -+、-CO2H、-CO2 -+、-CO28、-SO38又は-SO2NR910を表す。
6及びR7は、互いに独立に、水素原子又は炭素数1~6のアルキル基を表す。
mは、0~5の整数を表す。mが2以上のとき、複数のR5は同一でも異なってもよい。
aは、0又は1の整数を表す。
Xは、ハロゲン原子を表す。
+は、+N(R114、Na+又はK+を表し、4つのR11は同一でも異なってもよい。
8は、炭素数1~20の1価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、ハロゲン原子で置換されていてもよい。
9及びR10は、それぞれ独立して、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数1~20の1価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-、-CO-、-NH-又は-NR8-で置き換わっていてもよく、R9及びR10が結合して隣接する窒素原子とともに3~10員環の複素環を形成してもよい。
11は、水素原子、炭素数1~20の1価の飽和炭化水素基又は炭素数7~10のアラルキル基を表す。]
1~R4における炭素数1~20の1価の飽和炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、イコシル基等の直鎖状アルキル基;イソプロピル基、イソブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、2-エチルヘキシル基等の分岐鎖状アルキル基;シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、トリシクロデシル基等の炭素数3~20の脂環式飽和炭化水素基が挙げられる。これらのうち、炭素数1~10の1価の飽和炭化水素基が好ましく、炭素数1~5の1価の飽和炭化水素基がより好ましく、炭素数1~3の1価の飽和炭化水素基がさらに好ましい。
1~R4における該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、例えば、カルボキシ基、炭素数6~10の芳香族炭化水素基又はハロゲン原子で置換されていてもよい。
1~R4における炭素数6~10の1価の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、トルイル基、キシリル基、メシチル基、プロピルフェニル基及びブチルフェニル基が挙げられる。これらのうち、トルイル基、キシリル基、メシチル基が好ましく、キシリル基がより好ましい。
前記飽和炭化水素基又は芳香族炭化水素基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、-R8、-OH、-OR8、-SO3 -、-SO3H、-SO3 -+、-CO2H、-CO28、-SR8、-SO28、-SO38及び-SO2NR910が挙げられる。これらの中でも、置換基としては、-CO2H、-SO3 -、-SO3H、-SO3 -+及び-SO2NR910が好ましい。-SO3 -+としては、-SO3 - +N(R114が好ましい。
1及びR2が結合して隣接する窒素原子とともに形成する環、並びにR3及びR4が結合して隣接する窒素原子とともに形成する環としては、例えば、以下のものが挙げられる。
8~R11における炭素数1~20の1価の飽和炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、イコシル基等の直鎖状アルキル基;イソプロピル基、イソブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、2-エチルヘキシル基等の分岐鎖状アルキル基;シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、トリシクロデシル基等の炭素数3~20の脂環式飽和炭化水素基が挙げられる。
9及びR10における該飽和炭化水素基が有していてもよい置換基としては、ヒドロキシ基及びハロゲン原子が挙げられる。
-OR8としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、2-エチルヘキシルオキシ基及びイコシルオキシ基が挙げられる。
-CO28としては、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、プロポキシカルボニル基、tert-ブトキシカルボニル基、ヘキシルオキシカルボニル基及びイコシルオキシカルボニル基が挙げられる。
-SR8としては、例えば、メチルスルファニル基、エチルスルファニル基、ブチルスルファニル基、ヘキシルスルファニル基、デシルスルファニル基及びイコシルスルファニル基が挙げられる。
-SO28としては、例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、ヘキシルスルホニル基、デシルスルホニル基及びイコシルスルホニル基が挙げられる。
-SO38としては、例えば、メトキシスルホニル基、エトキシスルホニル基、プロポキシスルホニル基、tert-ブトキシスルホニル基、ヘキシルオキシスルホニル基及びイコシルオキシスルホニル基が挙げられる。
-SO2NR910としては、例えば、スルファモイル基;
N-メチルスルファモイル基、N-エチルスルファモイル基、N-プロピルスルファモイル基、N-イソプロピルスルファモイル基、N-ブチルスルファモイル基、N-イソブチルスルファモイル基、N-sec-ブチルスルファモイル基、N-tert-ブチルスルファモイル基、N-ペンチルスルファモイル基、N-(1-エチルプロピル)スルファモイル基、N-(1,1-ジメチルプロピル)スルファモイル基、N-(1,2-ジメチルプロピル)スルファモイル基、N-(2,2-ジメチルプロピル)スルファモイル基、N-(1-メチルブチル)スルファモイル基、N-(2-メチルブチル)スルファモイル基、N-(3-メチルブチル)スルファモイル基、N-シクロペンチルスルファモイル基、N-ヘキシルスルファモイル基、N-(1,3-ジメチルブチル)スルファモイル基、N-(3,3-ジメチルブチル)スルファモイル基、N-ヘプチルスルファモイル基、N-(1-メチルヘキシル)スルファモイル基、N-(1,4-ジメチルペンチル)スルファモイル基、N-オクチルスルファモイル基、N-(2-エチルヘキシル)スルファモイル基、N-(1,5-ジメチル)ヘキシルスルファモイル基、N-(1,1,2,2-テトラメチルブチル)スルファモイル基等のN-1置換スルファモイル基;
N,N-ジメチルスルファモイル基、N,N-エチルメチルスルファモイル基、N,N-ジエチルスルファモイル基、N,N-プロピルメチルスルファモイル基、N,N-イソプロピルメチルスルファモイル基、N,N-tert-ブチルメチルスルファモイル基、N,N-ブチルエチルスルファモイル基、N,N-ビス(1-メチルプロピル)スルファモイル基、N,N-ヘプチルメチルスルファモイル基等のN,N-2置換スルファモイル基等が挙げられる。
5は、-CO2H、-CO2 -+、-CO28、-SO3 -、-SO3 -+、-SO3H又は-SO2NHR9が好ましく、-SO3 -、-SO3 -+、-SO3H又は-SO2NHR9がより好ましい。
mは、1~4が好ましく、1又は2がより好ましい。
6及びR7における炭素数1~6のアルキル基としては、上記で挙げたアルキル基のうち、炭素数1~6のものが挙げられる。
11における炭素数7~10のアラルキル基としては、ベンジル基、フェニルエチル基及びフェニルブチル基が挙げられる。
+は、+N(R114、Na+又はK+であり、好ましくは+N(R114である。
+N(R114中の4つのR11のうち、少なくとも2つが炭素数5~20の1価の飽和炭化水素基であることが好ましい。また、4つのR11の合計炭素数は20~80であることが好ましく、20~60であることがより好ましい。
化合物(1a)としては、式(2a)で表される化合物(以下「化合物(2a)」という場合がある。)が好ましい。化合物(2a)は、その互変異性体であってもよい。
[式(2a)中、R21~R24は、それぞれ独立して、水素原子、-R26a又は置換基を有していてもよい炭素数6~10の1価の芳香族炭化水素基を表す。R21及びR22が結合して隣接する窒素原子とともに環を形成してもよく、R23及びR24が結合して隣接する窒素原子とともに環を形成してもよい。
25は、-SO3 -、-SO3H、-SO3 -Z1+又は-SO2NHR26を表す。
m1は、0~5の整数を表す。m1が2以上のとき、複数のR25は同一でも異なってもよい。
a1は、0又は1の整数を表す。
X1は、ハロゲン原子を表す。
26aは、置換基を有していてもよい炭素数1~20の1価の飽和炭化水素基を表す。
26は、炭素数1~20の1価の飽和炭化水素基を表す。
Z1+は、+N(R274、Na+又はK+を表し、4つのR27は同一でも異なってもよい。
27は、炭素数1~20の1価の飽和炭化水素基又はベンジル基を表す。]
21~R24における炭素数6~10の1価の芳香族炭化水素基としては、前記R1~R4の芳香族炭化水素基として挙げたものと同様の基が挙げられる。該芳香族炭化水素基に含まれる水素原子は、-CO2H、-SO3 -、-SO3H、-SO3 -Z1+、-SO326又は-SO2NHR26で置換されていてもよい。
26aにおける飽和炭化水素基が有していてもよい置換基としては、ハロゲン原子、-OH、-OR27、-CO2H、-CO227及び-SR27が挙げられる。
21及びR22が結合して隣接する窒素原子とともに形成する環、並びに、R23及びR24が結合して隣接する窒素原子とともに形成する環としては、R1及びR2が結合して隣接する窒素原子とともに形成する環と同様のものが挙げられる。中でも、脂肪族複素環が好ましい。該脂肪族複素環としては、例えば、下記のものが挙げられる。
26及びR27における炭素数1~20の1価の飽和炭化水素基としては、R8~R11で飽和炭化水素基として挙げたものと同様の基が挙げられる。
21~R24が-R26である場合、-R26は、それぞれ独立に、メチル基又はエチル基であることが好ましい。また、-SO326及び-SO2NHR26におけるR26としては、炭素数3~20の分枝鎖状アルキル基が好ましく、炭素数6~12の分枝鎖状アルキル基がより好ましく、2-エチルヘキシル基がさらに好ましい。
Z1+は、+N(R274、Na+又はK+であり、好ましくは+N(R274である。
前記+N(R274中の4つのR27のうち、少なくとも2つが炭素数5~20の1価の飽和炭化水素基であることが好ましい。また、4つのR27の合計炭素数は20~80であることが好ましく、20~60であることがより好ましい。
m1は、1~4が好ましく、1又は2がより好ましい。
また、化合物(1a)としては、前記式(2a)で表されかつR21~R24の全てがそれぞれ独立して炭素数1~20、特に炭素数1~10の1価の飽和炭化水素基である化合物、或いは式(3a)で表される化合物(以下「化合物(3a)」という場合がある。)が好ましい。化合物(3a)は、その互変異性体であってもよい。
[式(3a)中、R31及びR32は、それぞれ独立して、炭素数1~10の1価の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、炭素数6~10の芳香族炭化水素基又はハロゲン原子で置換されていてもよく、該芳香族炭化水素基に含まれる水素原子は、炭素数1~3のアルコキシ基で置換されていてもよく、前記飽和炭化水素基に含まれる-CH2-は、-O-、-CO-又は-NR11-で置き換わっていてもよい。
33及びR34は、それぞれ独立して、カルボキシ基、炭素数1~4のアルキル基、炭素数1~4のアルキルスルファニル基又は炭素数1~4のアルキルスルホニル基を表す。
31及びR33が結合して隣接する窒素原子及びベンゼン環上の炭素原子とともに環を形成してもよく、R32及びR34が結合して隣接する窒素原子及びベンゼン環上の炭素原子とともに環を形成してもよい。
p及びqは、それぞれ独立して、0~5の整数を表す。pが2以上のとき、複数のR33は同一でも異なってもよく、qが2以上のとき、複数のR34は同一でも異なってもよい。
11は、上記と同じ意味を表す。]
31及びR32における炭素数1~10の1価の飽和炭化水素基としては、R8におけるもののうち炭素数1~10の基が挙げられる。
当該飽和炭化水素基に含まれる-CH2-は2つ以上連続して置き換わっていてもよく、例えば、一つの-CH2-が-CO-に置き換わって、且つ隣接する他の一つの-CH2-が-O-に置き換わることにより-COOHを形成してもよい。
置換基として有していてもよい炭素数6~10の芳香族炭化水素基としては、R1におけるものと同じ基が挙げられる。
炭素数1~3のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基及びプロポキシ基が挙げられる。
31及びR32は、それぞれ独立して、炭素数1~3の1価の飽和炭化水素基であることが好ましい。
33及びR34における炭素数1~4のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、イソプロピル基、イソブチル基、sec-ブチル基及びtert-ブチル基が挙げられる。
33及びR34における炭素数1~4のアルキルスルファニル基としては、メチルスルファニル基、エチルスルファニル基、プロピルスルファニル基、ブチルスルファニル基及びイソプロピルスルファニル基が挙げられる。
33及びR34における炭素数1~4のアルキルスルホニル基としては、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、プロピルスルホニル基、ブチルスルホニル基及びイソプロピルスルホニル基が挙げられる。
33及びR34は、それぞれ独立して、炭素数1~4のアルキル基であることが好ましく、両者がメチル基であることがより好ましい。
p及びqは、それぞれ独立して、0~2の整数であることが好ましく、1又は2であることが好ましい。
化合物(1a)としては、例えば、式(1-1)~式(1-70)で表される化合物が挙げられる。なお、式中、R40は、炭素数1~20の1価の飽和炭化水素基を表し、好ましくは炭素数6~12の分枝鎖状アルキル基、さらに好ましくは2-エチルヘキシル基である。
上記化合物のうち、式(1-1)~式(1-23)又は式(1-37)~式(1-63)で表される化合物は化合物(2a)に相当し、式(1-24)~式(1-36)又は式(1-64)~式(1-70)のいずれかで表される化合物は化合物(3a)に相当する。
これらの中でも、式(1-24)~式(1-33)又は式(1-37)~式(1-63)又は式(1-64)~式(1-70)のいずれかで表される化合物が好ましく、式(1-24)~式(1-33)のいずれかで表される化合物がより好ましい。
キサンテン染料は、市販されているキサンテン染料(例えば、中外化成(株)製の「Chugai Aminol Fast Pink R-H/C」、田岡化学工業(株)製の「Rhodamin 6G」)を用いることができる。また、市販されているキサンテン染料を出発原料として、特開2010-32999号公報を参考に合成することもできる。
化合物(1a)の含有率は、着色剤(A)の固形分の総量100質量%中、50~100質量%が好ましく、70~100質量%がより好ましく、90~100質量%がさらに好ましく、95~100質量%がさらにより好ましく、100質量%が最も好ましい。
本発明の硬化性着色組成物を製造するにあたり、造塩化合物を溶剤に分散させて着色剤分散液を調製することが好ましい。該着色剤分散液と、樹脂(B)、シリコーン化合物(C)、重合性化合物(D)、重合開始剤(E)等とを混合して着色樹脂組成物を調製することができる。また、着色剤分散液を作製せずに、染料と、樹脂(B)、シリコーン化合物(C)、重合性化合物(D)、重合開始剤(E)等とを混合して着色樹脂組成物を調製してもよい。
該着色剤分散液を調製する場合の溶剤としては、着色樹脂組成物の溶剤(G)として使用可能な溶剤であればいずれも使用できる。溶剤としては、例えば、後述のエーテルエステル溶剤、及びケトン溶剤が挙げられる。該着色剤分散液中、溶剤の含有量は、造塩化合物1質量部に対して、例えば、1~50質量部、好ましくは2~30質量部、より好ましくは3~15質量部である。
造塩化合物を溶剤に分散させて着色剤分散液を調製するに当たっては、分散剤を使用することが好ましい。分散剤としては、例えば、カチオン系、アニオン系、ノニオン系、両性、ポリエステル系、ポリアミン系、アクリル系等の界面活性剤等が挙げられる。これらの分散剤は、単独でも2種以上を組み合わせて用いてもよい。分散剤としては、商品名でKP(信越化学工業(株)製)、フローレン(共栄社化学(株)製)、ソルスパース(ゼネカ(株)製)、EFKA(BASF社製)、アジスパー(味の素ファインテクノ(株)製)等が挙げられる。
該着色剤分散液中、分散剤の含有量は、造塩化合物100質量部に対して、例えば、1~1000質量部、好ましくは3~200質量部、より好ましくは5~100質量部、特に好ましくは10~50質量部である。
着色剤分散液は樹脂を含んでいてもよい。樹脂として後記する樹脂(B)が挙げられる。着色剤分散液が樹脂(B)を含む場合、樹脂(B)の含有量は、着色剤分散液の総量に対して、1質量%以上が好ましく、より好ましくは2質量%以上であり、15質量%以下が好ましく、より好ましくは7質量%以下である。樹脂(B)の含有量が、前記の範囲内にあると、分散状態が安定になる傾向がある。
造塩化合物の含有率は、着色剤(A)の固形分の総量100質量%中、50~100質量%が好ましく、70~100質量%がより好ましく、90~100質量%がさらに好ましく、95~100質量%がさらにより好ましく、100質量%が最も好ましい。
本発明の硬化性着色組成物は、着色剤(A)として、上記造塩化合物以外の染料(以下、染料(AA)という場合がある)及び/又は顔料(以下、顔料(AB)という場合がある)を含んでいてもよい。着色剤(A)は、造塩化合物及び/又は染料(AA)を含むことが好ましく、造塩化合物を含むことがより好ましい。これらはシリコーン化合物(C)が作用し易いものである。
造塩化合物及び/又は染料(AA)の含有率は、着色剤(A)の固形分の総量100質量%中、50~100質量%が好ましく、70~100質量%がより好ましく、90~100質量%がさらに好ましく、95~100質量%がさらにより好ましく、100質量%が最も好ましい。当該含有率は造塩化合物と染料(AA)を併用する場合には、これらの合計の含有率である。
染料(AA)は、特に限定されず公知の染料を使用することができ、例えば、溶剤染料、酸性染料、直接染料、媒染染料等が挙げられる。染料(AA)としては、例えば、カラーインデックス(The Society of Dyers and Colourists出版)でピグメント以外で色相を有するものに分類されている化合物や、染色ノート(色染社)に記載されている公知の染料が挙げられる。また、化学構造によれば、アゾ染料、シアニン染料、トリフェニルメタン染料、キサンテン染料、フタロシアニン染料、アントラキノン染料、ナフトキノン染料、キノンイミン染料、メチン染料、アゾメチン染料、スクアリリウム染料、アクリジン染料、スチリル染料、クマリン染料、キノリン染料、ニトロ染料等が挙げられる。中でも、有機溶剤可溶性染料が好ましい。
顔料(AB)としては、特に限定されず公知の顔料を使用することができ、例えば、カラーインデックス(The Society of Dyers and Colourists出版)でピグメントに分類されている顔料が挙げられる。
顔料(AB)としては、例えば、C.I.ピグメントイエロー1、3、12、13、14、15、16、17、20、24、31、53、83、86、93、94、109、110、117、125、128、137、138、139、147、148、150、153、154、166、173、194、214などの黄色顔料;
C.I.ピグメントオレンジ13、31、36、38、40、42、43、51、55、59、61、64、65、71、73などのオレンジ色の顔料;
C.I.ピグメントレッド9、97、105、122、123、144、149、166、168、176、177、180、192、209、215、216、224、242、254、255、264、265などの赤色顔料;
C.I.ピグメントブルー15、15:3、15:4、15:6、60などの青色顔料;
C.I.ピグメントバイオレット1、19、23、29、32、36、38などのバイ
オレット色顔料;
C.I.ピグメントグリーン7、36、58などの緑色顔料;
C.I.ピグメントブラウン23、25などのブラウン色顔料;
C.I.ピグメントブラック1、7などの黒色顔料等が挙げられる。
中でも青色顔料、バイオレット色顔料が好ましく、青色顔料がより好ましい。
硬化性着色組成物が顔料(AB)を含む場合、顔料(AB)の含有率は、着色剤(A)の固形分の総量100質量%中、好ましくは1~50質量%、より好ましくは1~20質量%、さらに好ましくは1~10質量%である。
顔料は、必要に応じて、ロジン処理、酸性基又は塩基性基が導入された顔料誘導体等を用いた表面処理、高分子化合物等による顔料表面へのグラフト処理、硫酸微粒化法等による微粒化処理、又は不純物を除去するための有機溶剤や水等による洗浄処理、イオン性不純物のイオン交換法等による除去処理等が施されていてもよい。
顔料は、粒径が均一であることが好ましく、顔料分散剤を含有させて分散処理を行うことで、顔料が溶液中で均一に分散した状態の顔料分散液を得ることができる。
顔料分散剤としては、前述の造塩化合物を溶剤に分散させて着色剤分散液を調製する場合に使用することができる分散剤と同様のものが挙げられる。
顔料分散液中、顔料分散剤の含有率は、顔料の総量に対して、好ましくは1質量%以上100質量%以下であり、より好ましくは5質量%以上50質量%以下である。顔料分散剤の含有率が前記の範囲にあると、均一な分散状態の顔料分散液が得られる傾向がある。
硬化性着色組成物中の着色剤(A)の固形分の含有率は、固形分の総量中、好ましくは2~60質量%であり、より好ましくは5~50質量%であり、さらに好ましくは8~40質量%である。着色剤(A)の含有率が前記の範囲にあると、カラーフィルタとしたときの色濃度が十分であり、かつ組成物中に樹脂や重合性化合物を必要量含有させることができるので、機械的強度が十分なパターンを形成することができる。
ここで、本明細書における「固形分の総量」とは、着色樹脂組成物の総量から溶剤の含有量を除いた量のことをいう。固形分の総量及び各成分の含有量は、例えば、液体クロマトグラフィー又はガスクロマトグラフィーなどの公知の分析手段で測定することができる。
<樹脂(B)>
樹脂(B)は、アルカリ可溶性樹脂であることが好ましく、不飽和カルボン酸及び不飽和カルボン酸無水物からなる群より選ばれる少なくとも1種の単量体(a)(以下「単量体(a)」という場合がある)に由来する構造単位を有する樹脂がより好ましい。樹脂(B)は、単量体(a)に由来する構造単位、炭素数2~4の環状エーテル構造とエチレン性不飽和結合とを有する単量体(b)(以下「単量体(b)」という場合がある)に由来する構造単位、単量体(a)と共重合可能な単量体(c)(ただし、単量体(a)及び単量体(b)とは異なる)(以下「単量体(c)」という場合がある)に由来する構造単位、及び側鎖にエチレン性不飽和結合を有する構造単位からなる群より選ばれる少なくとも一種の構造単位を有することが好ましく、単量体(a)に由来する構造単位、単量体(b)に由来する構造単位、及び単量体(c)に由来する構造単位からなる群より選ばれる少なくとも一種の構造単位を有することがより好ましく、単量体(a)に由来する構造単位、単量体(b)に由来する構造単位、及び単量体(c)に由来する構造単位を有することがさらに好ましい。
単量体(a)としては、具体的には、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸、イタコン酸無水物、3,4,5,6-テトラヒドロフタル酸無水物、こはく酸モノ〔2-(メタ)アクリロイルオキシエチル〕等が挙げられ、好ましくはアクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸であり、より好ましくはアクリル酸、メタクリル酸であり、さらに好ましくはアクリル酸である。
単量体(a)に由来する構造単位は、全構造単位100質量部中、例えば、2質量部以上、好ましくは5質量部以上、より好ましくは10質量部以上であり、例えば、40質量部以下、好ましくは30質量部以下、より好ましくは25質量部以下である。
単量体(b)は、炭素数2~4の環状エーテル構造(例えば、オキシラン環、オキセタン環及びテトラヒドロフラン環からなる群より選ばれる少なくとも1種)と(メタ)アクリロイルオキシ基とを有する単量体が好ましい。
なお本明細書において、「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸及びメタクリル酸よりなる群から選ばれる少なくとも1種を表す。「(メタ)アクリロイル」及び「(メタ)アクリレート」等の表記も、同様の意味を有する。
単量体(b)としては、例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、ビニルベンジルグリシジルエーテル、3,4-エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デシル(メタ)アクリレート、3-エチル-3-(メタ)アクリロイルオキシメチルオキセタン、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート等が挙げられ、好ましくはグリシジル(メタ)アクリレート、3,4-エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デシル(メタ)アクリレート、3-エチル-3-(メタ)アクリロイルオキシメチルオキセタンであり、より好ましくはグリシジル(メタ)アクリレート、3,4-エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デシル(メタ)アクリレートであり、さらに好ましくは3,4-エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デシル(メタ)アクリレートである。
単量体(b)に由来する構造単位は、全構造単位100質量部中、例えば、1質量部以上、好ましくは5質量部以上、より好ましくは7質量部以上であり、例えば、30質量部以下、好ましくは25質量部以下、より好ましくは20質量部以下である。
単量体(c)としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレートシクロヘキシル(メタ)アクリレート、2-メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン-8-イル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリレート類;N-フェニルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド、N-ベンジルマレイミドなどのマレイミド類;スチレン、ビニルトルエンなどのスチレン系モノマー等が挙げられ、好ましくはスチレン、ビニルトルエン、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、N-フェニルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミド、N-ベンジルマレイミドであり、より好ましくは2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、N-フェニルマレイミド、N-シクロヘキシルマレイミドであり、さらに好ましくは2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、N-シクロヘキシルマレイミドである。(メタ)アクリレート類、マレイミド類、スチレン系モノマー等は、適宜組み合わせてもよく、(メタ)アクリレート類とマレイミド類の組み合わせが好ましい。
単量体(c)に由来する構造単位は、全構造単位100質量部中、例えば、30質量部以上、好ましくは50質量部以上、より好ましくは60質量部以上であり、例えば、95質量部以下、好ましくは90質量部以下、より好ましくは80質量部以下である。
側鎖にエチレン性不飽和結合を有する構造単位は、単量体(a)と単量体(c)との共重合構造に単量体(b)を付加させるか、単量体(b)と単量体(c)との共重合構造に単量体(a)を付加させるか、単量体(b)と単量体(c)との共重合構造に単量体(a)を付加させさらにカルボン酸無水物を反応させることにより構成可能である。
樹脂(B)のポリスチレン換算の重量平均分子量は、好ましくは3,000~100,000であり、より好ましくは5,000~50,000であり、さらに好ましくは5,000~30,000である。
樹脂(B)の分散度[重量平均分子量(Mw)/数平均分子量(Mn)]は、好ましくは1.1~6であり、より好ましくは1.2~4である。
樹脂(B)の酸価は、固形分換算で、好ましくは20~170mg-KOH/gであり、より好ましくは30~150mg-KOH/g、さらに好ましくは40~135mg-KOH/gである。ここで酸価は樹脂(B)1gを中和するために必要な水酸化カリウムの量(mg)として測定される値であり、例えば水酸化カリウム水溶液を用いて滴定することにより求めることができる。
樹脂(B)(固形分)は、硬化性着色組成物の固形分の総量100質量%中、好ましくは5~70質量%であり、より好ましくは10~50質量%であり、さらに好ましくは12~40質量%である。
<シリコーン化合物(C)>
シリコーン化合物(C)は条件(1)を満たすものである(以下、シリコーン化合物(C1)という場合がある)。
〈条件(1)〉
式(1)の構造単位を有する樹脂(B-1)、シリコーン化合物(C)、レベリング剤(F)、及び溶剤(G)を含み、固形分の総量100質量%中、シリコーン化合物(C)の含有量が21質量%である混合物(H)をガラス基板にスピンコートし、230℃で20分ベークすることにより形成した塗膜と、イオン交換水との接触角が70°以上である。塗膜を形成するに当たっては、塗膜の厚さが0.5μm以上4μm以下となるように調整してもよい。
条件(1)の塗膜と、イオン交換水との接触角は、イオン交換水の表面張力と塗膜の表面粗さ等に応じて変化するものであるため、当該接触角と塗膜の表面の算術平均粗さRaには相関関係がある。そのため条件(1)の接触角が70°以上となる塗膜を形成することが可能なシリコーン化合物(C1)を用いることにより、得られる硬化膜の表面粗さを低減することができる。上記の通り条件(1)は混合物(H)との関係におけるシリコーン化合物(C1)の条件であり、このような混合物(H)との関係における条件(1)を設定することにより、シリコーン化合物(C)単独の条件を設定する場合よりも、得られる硬化膜の表面粗さを制御し易くすることができる。具体的には、条件(1)を満たすシリコーン化合物(C1)を用いることにより、特に現像工程において現像液への着色剤の溶出に伴う表面の凹凸の発生を低減することができる。
条件(1)の接触角は、好ましくは73°以上、より好ましくは80°以上、さらに好ましくは86°以上、さらにより好ましくは95°以上であって、120°以下が好ましく、110°以下がより好ましく、100°以下がさらに好ましい。
条件(1)において、混合物(H)100質量%中、樹脂(B-1)の含有量は11~13質量%であることが好ましく、12質量%であることがより好ましく、シリコーン化合物(C)の含有量は2~4質量%であることが好ましく、3質量%であることがより好ましく、レベリング剤(F)の含有量は0.01~0.03質量%であることが好ましく、0.02質量%であることがより好ましく、溶剤(G)の含有量は84~86質量%であることが好ましく、85質量%であることがより好ましい。
条件(1)中、樹脂(B-1)としては、上記樹脂(B)のうち式(1)の構造単位を有するものが挙げられる。レベリング剤(F)、溶剤(G)としては後述するレベリング剤(F)、溶剤(G)が挙げられる。
シリコーン化合物(C1)として、式(2)の構造単位を有するシリコーン化合物(C)が挙げられ、ポリエーテル変性ポリメチルアルキルシロキサンが好ましい。具体的には、ビックケミー・ジャパン株式会社製のBYK-320、BYK-325N、BYK-330、BYK-378等が挙げられる。
[式(2)中、
a1、Ra2は、それぞれ独立して、水素原子、又は炭素数1~10の飽和炭化水素基を表し、
axは、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい炭素数2~30の飽和炭化水素基を表し、該飽和炭化水素基に含まれる少なくとも一部の-CH2-は、-O-又は-COO-に置き換わっており、全ての-CH2-が-O-又は-COO-に置き換わることはなく、
ayは、それぞれ独立して、炭素数1~20の飽和炭化水素基を表し、
m、nは、シリコーン化合物(C1)中の-O-Si(Ra1)(Rax)-と-O-Si(Ra2)(Ray)-のモル比を表す。
*は、結合手を表す。ただし、Si-Si結合を形成することはなく、O-O結合を形成することはない。]
a1、Ra2で表される炭素数1~10の飽和炭化水素基は、直鎖、分岐鎖及び環状の何れであってもよいが直鎖であることが好ましい。直鎖又は分岐鎖の飽和炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等の直鎖状アルキル基;イソプロピル基、イソブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、2-エチルヘキシル基等の分岐鎖状アルキル基等が挙げられる。該飽和炭化水素基は、好ましくは炭素数1~8であり、より好ましくは炭素数1~4であり、さらに好ましくは炭素数1~2であり、特に好ましくは炭素数1である。複数のRa1が存在する場合、複数のRa1は、同じ基であってもよいし、異なる基であってもよいが、同じ基であることが好ましい。また複数のRa2が存在する場合、複数のRa2は、同じ基であってもよいし、異なる基であってもよいが、同じ基であることが好ましい。
axで表され置換基を有していてもよい炭素数2~30の飽和炭化水素基は、直鎖、分岐鎖及び環状の何れであってもよいが分岐鎖であることが好ましい。飽和炭化水素基としては上記Ra1等と同様の基が挙げられる。該飽和炭化水素基は、好ましくは炭素数1~25であり、より好ましくは炭素数3~20であり、さらに好ましくは炭素数4~15であり、さらにより好ましくは炭素数5~12である。更にRaxで表される飽和炭化水素基に含まれる少なくとも一部の-CH2-は、-O-、又は-COO-に置き換わっており、-O-に置き換わっていることが好ましい。またRaxで表される飽和炭化水素基に含まれる少なくとも一部の-CH2-は、-O-、-COO-以外の他の2価の基に置き換わっていてもよい。上記炭素数は当該置き換わった後の炭素数である。Raxとしては、具体的には炭素数2~5のオキシアルキレン単位を有する基、ポリエステルを含んでいる基等が挙げられる。オキシアルキレン単位の炭素数は、好ましくは2~4、より好ましくは2~3である。Raxは、オキシアルキレン単位が2以上連続したポリオキシアルキレンを有する基であってもよい。オキシアルキレン単位の繰り返し数は、好ましくは2~8、より好ましくは2~5、さらに好ましくは2~3である。またRaxはで表される飽和炭化水素基は、置換基を有していてもよい。置換基としては、-OH、又は-COOHが挙げられ、-OHが好ましい。該飽和炭化水素基は、末端に置換基を有していることが好ましい。また複数のRaxが存在する場合、複数のRaxは、同じ基であってもよいし、異なる基であってもよい。
axとして具体的には、下記式(3)に示す基が挙げられる。

[式(3)中、
x1は、水素原子、又は炭素数1の飽和炭化水素基を表し、
x2は、水素原子、又は炭素数1~3の飽和炭化水素基を表し、
pは、0~6の整数を表す。
qは、1~7の整数を表す。
*は、結合手を表す。]
x1で表される炭素数1の飽和炭化水素基としては、メチル基が挙げられる。qが2以上の場合、複数のRx1は、同じ基であってもよいし、異なる基であってもよい。異なる基である場合、複数のRx1の組み合わせとしては、水素原子と炭素数1の飽和炭化水素基との組み合わせが好ましい。
x2で表される炭素数1~3の飽和炭化水素基は、直鎖、分岐鎖及び環状の何れであってもよいが直鎖であることが好ましい。飽和炭化水素基としては上記Rx1と同様の基が挙げられる。Rx2は、水素原子、又は炭素数1の飽和炭化水素基であることが好ましく、水素原子であることがより好ましい。
pは、好ましくは0~4であり、より好ましくは0~2であり、さらに好ましくは0~1であり、特に好ましくは0である。qは、好ましくは1~6であり、より好ましくは1~4であり、さらに好ましくは2~3であり、特に好ましくは2である。
式(2)中、Rayで表される炭素数1~20の飽和炭化水素基は、直鎖、分岐鎖及び環状の何れであってもよいが、直鎖であることが好ましい。直鎖又は分岐鎖の飽和炭化水素基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、イコシル基等の直鎖状アルキル基;イソプロピル基、イソブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、2-エチルヘキシル基等の分岐鎖状アルキル基等が挙げられる。該飽和炭化水素基は、好ましくは炭素数2~18であり、より好ましくは炭素数3~12であり、さらに好ましくは炭素数6~10であり、特に好ましくは炭素数8である。またRayの炭素数は、Ra2の炭素数よりも多い方が好ましい。また複数のRayが存在する場合、複数のRayは、同じ基であってもよいし、異なる基であってもよいが、同じ基であることが好ましい。
式(2)中、m:nは、1~2:1~4であり、好ましくは1:1~3であり、より好ましくは1:1~2であり、さらに好ましくは1:2である。また、nはmよりも大きいことが好ましい。なお-O-Si(Ra1)(Rax)-の単位は連続して存在してもよいし、不連続であってもよい。また-O-Si(Ra2)(Rax)-の単位は連続して存在してもよいし、不連続であってもよい。シリコーン化合物(C1)を構成する構成単位のうち末端の基を除く全構成単位100モル%中、-O-Si(Ra1)(Rax)-の構成単位と-O-Si(Ra2)(Rax)-の構成単位との合計は、好ましくは50モル%以上であり、より好ましくは70モル%以上、さらに好ましくは80モル%以上、さらにより好ましくは90モル%以上である。
シリコーン化合物(C1)は、一方の末端に下記式(4)で表される基を有し、他方の末端に式(5)で表される基を有することが好ましい。
[式(4)、(5)中、Ra3~Ra8で表される基は、それぞれ独立して、水素原子、又は炭素数1~10の飽和炭化水素基を表し、*は、結合手を表す。ただし、Si-Si結合を形成することはなく、O-O結合を形成することはない。]
a3~Ra8で表される基は、炭素数1~10の飽和炭化水素基であることが好ましく、炭素数1~3の飽和炭化水素基であることがより好ましく、炭素数1の飽和炭化水素基であることがさらに好ましい。該飽和炭化水素基としては、上記Ra1、Ra2の飽和炭化水素基と同様の基が挙げられる
シリコーン化合物(C)の数平均分子量は、好ましくは500以上であり、好ましくは30000以下、より好ましくは15000以下である。
シリコーン化合物(C)の硬化性着色組成物の総量に対する含有率が2.0質量%以下であることが好ましい。より好ましくは1.0質量%以下、さらに好ましくは0.3質量%以下、さらにより好ましくは0.1質量%以下である。一方、シリコーン化合物(C)の含有率が0.001質量%以上であることにより、硬化膜の表面粗さが低減される。好ましくは0.001質量%以上であり、より好ましくは0.005質量%以上であり、さらに好ましくは0.008質量%以上である。シリコーン化合物(C)の含有量は、硬化性着色組成物中の着色剤(A)の固形分100質量部に対して、好ましくは0.1~2.0質量部であり、より好ましくは0.2~1.0質量部であり、さらに好ましくは0.3~0.8質量部である。
<重合性化合物(D)>
重合性化合物(D)は、重合開始剤(E)から発生した活性ラジカル及び/又は酸によって重合しうる化合物であり、例えば、重合性のエチレン性不飽和結合を有する化合物等が挙げられ、好ましくは(メタ)アクリル酸エステル化合物である。
中でも、重合性化合物(D)は、エチレン性不飽和結合を3つ以上有する重合性化合物であることが好ましい。このような重合性化合物としては、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
重合性化合物(D)の重量平均分子量は、好ましくは150以上2,900以下、より好ましくは250以上1,500以下である。
重合性化合物(D)の含有率は、硬化性着色組成物の固形分の総量100質量%中、5~65質量%であることが好ましく、より好ましくは15~60質量%であり、さらに好ましくは20~50質量%である。
<重合開始剤(E)>
重合開始剤(E)は、光や熱の作用により活性ラジカル、酸等を発生し、重合を開始しうる化合物であれば特に限定されることなく、公知の重合開始剤を用いることができる。活性ラジカルを発生する重合開始剤としては、例えば、N-ベンゾイルオキシ-1-(4-フェニルスルファニルフェニル)ブタン-1-オン-2-イミン、N-ベンゾイルオキシ-1-(4-フェニルスルファニルフェニル)オクタン-1-オン-2-イミン、N-ベンゾイルオキシ-1-(4-フェニルスルファニルフェニル)-3-シクロペンチルプロパン-1-オン-2-イミン、N-アセチルオキシ-1-(4-フェニルスルファニルフェニル)-3-シクロヘキシルプロパン-1-オン-2-イミン、2-メチル-2-モルホリノ-1-(4-メチルスルファニルフェニル)プロパン-1-オン、2-ジメチルアミノ-1-(4-モルホリノフェニル)-2-ベンジルブタン-1-オン、1-ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2,4-ビス(トリクロロメチル)-6-ピペロニル-1,3,5-トリアジン、2,4,6-トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、2,2’-ビス(2-クロロフェニル)-4,4’,5,5’-テトラフェニルビイミダゾール等が挙げられる。
重合開始剤(E)の含有量は、樹脂(B)及び重合性化合物(D)の合計量100質量部に対して、好ましくは0.1~30質量部であり、より好ましくは1~10質量部である。重合開始剤(E)の含有量が、上記の範囲内にあると、高感度化して露光時間が短縮される傾向があるためカラーフィルタの生産性が向上する。
<重合開始助剤(E1)>
本発明の硬化性着色組成物は、重合開始助剤(E1)を含有していてもよい。重合開始助剤(E1)は、重合開始剤によって重合が開始された重合性化合物の重合を促進するために用いられる化合物、もしくは増感剤である。重合開始助剤(E1)としては、4,4’-ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン(通称ミヒラーズケトン)、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、9,10-ジメトキシアントラセン、2,4-ジエチルチオキサントン、N-フェニルグリシン等が挙げられる。
これらの重合開始助剤(E1)を用いる場合、その含有量は、樹脂(B)及び重合性化合物(D)の合計量100質量部に対して、好ましくは0.1~30質量部、より好ましくは1~20質量部である。重合開始助剤(E1)の含有量がこの範囲内にあると、さらに高感度でカラーフィルタを形成することができ、カラーフィルタの生産性が向上する傾向にある。
<レベリング剤(F)>
硬化性着色組成物は、レベリング剤(F)を含有していることが好ましい。レベリング剤(F)としては、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界面活性剤及びフッ素原子を有するシリコーン系界面活性剤等が挙げられる。中でも、フッ素系界面活性剤が好ましい。これらは、側鎖に重合性基を有していてもよい。
シリコーン系界面活性剤としては、分子内にシロキサン結合を有する界面活性剤等が挙げられる。具体的には、トーレシリコーンDC3PA、同SH7PA、同DC11PA、同SH21PA、同SH28PA、同SH29PA、同SH30PA、同SH8400(商品名:東レ・ダウコーニング(株)製);KP321、KP322、KP323、KP324、KP326、KP340、KP341(信越化学工業(株)製);TSF400、TSF401、TSF410、TSF4300、TSF4440、TSF4445、TSF-4446、TSF4452及びTSF4460(モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製)等が挙げられる。なおシリコーン系界面活性剤にはシリコーン化合物(C)は含まれない。
フッ素系界面活性剤としては、分子内にフルオロカーボン鎖を有する界面活性剤等が挙げられる。具体的には、フロラード(登録商標)FC430、同FC431(住友スリーエム(株)製)、メガファック(登録商標)F142D、同F171、同F172、同F173、同F177、同F183、同F554、同R30、同RS-718-K(DIC(株)製)、エフトップ(登録商標)EF301、同EF303、同EF351、同EF352(三菱マテリアル電子化成(株)製)、サーフロン(登録商標)S381、同S382、同SC101、同SC105(旭硝子(株)製)及びE5844((株)ダイキンファインケミカル研究所製)等が挙げられる。
フッ素原子を有するシリコーン系界面活性剤としては、分子内にシロキサン結合及びフルオロカーボン鎖を有する界面活性剤等が挙げられる。具体的には、メガファック(登録商標)R08、同BL20、同F475、同F477及び同F443(DIC(株)製)等が挙げられる。
レベリング剤(F)を含む場合、レベリング剤(F)の含有率は、硬化性着色組成物の総量中、好ましくは0.001~0.2質量%であり、より好ましくは0.005~0.1質量%である。レベリング剤(F)の含有率が上記の範囲内にあると、カラーフィルタの平坦性を良好にすることができる。
<溶剤(G)>
硬化性着色組成物は、溶剤(G)を含有することが好ましい。溶剤(G)は、特に限定されず、当該分野で通常使用される溶剤を用いることができる。例えば、エステル溶剤(分子内に-COO-を含み、-O-を含まない溶剤)、エーテル溶剤(分子内に-O-を含み、-COO-を含まない溶剤)、エーテルエステル溶剤(分子内に-COO-と-O-とを含む溶剤)、ケトン溶剤(分子内に-CO-を含み、-COO-を含まない溶剤)、アルコール溶剤(分子内にOHを含み、-O-、-CO-及び-COO-を含まない溶剤)、芳香族炭化水素溶剤、アミド溶剤、ジメチルスルホキシド等が挙げられる。
溶剤(G)としては、
乳酸エチル、乳酸ブチル、2-ヒドロキシイソブタン酸メチル、酢酸n-ブチル、酪酸エチル、酪酸ブチル、ピルビン酸エチル、アセト酢酸メチル、シクロヘキサノールアセテート及びγ-ブチロラクトン等のエステル溶剤(分子内に-COO-を含み、-O-を含まない溶剤);
エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、3-メトキシ-1-ブタノール、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル等のエーテル溶剤(分子内に-O-を含み、-COO-を含まない溶剤);
3-メトキシプロピオン酸メチル、3-エトキシプロピオン酸エチル、メトキシプロピルアセテート、3-メトキシブチルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のエーテルエステル溶剤(分子内に-COO-と-O-とを含む溶剤);
4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン(ジアセトンアルコール)、ヘプタノン、4-メチル-2-ペンタノン、シクロヘキサノン等のケトン溶剤(分子内に-CO-を含み、-COO-を含まない溶剤);
ブタノール、シクロヘキサノール、プロピレングリコール等のアルコール溶剤(分子内にOHを含み、-O-、-CO-及び-COO-を含まない溶剤);
N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド及びN-メチルピロリドン等のアミド溶剤;等が好ましく挙げられる。
溶剤(G)としては、エステル溶剤、エーテル溶剤、エーテルエステル溶剤、ケトン溶剤が好ましい。具体的には、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテル、メトキシプロピルアセテートがより好ましい。溶剤(G)は、更に、乳酸エチル、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン等を含むことがさらに好ましい。
溶剤(G)を含む場合、溶剤(G)の含有率は、本発明の硬化性着色組成物の総量中、好ましくは30~95質量%であり、より好ましくは40~80質量%であり、さらに好ましくは45~70質量%である。一方、硬化性着色組成物の固形分の総量は、本発明の硬化性着色組成物の総量100質量%中、好ましくは5~30質量%、より好ましくは10~20質量%である。溶剤(G)の含有率が上記の範囲内にあると、塗布時の平坦性が良好になり、またカラーフィルタを形成した際に色濃度が不足しないために表示特性が良好となる傾向がある。
<その他の成分>
本発明の硬化性着色組成物は、必要に応じて、充填剤、高分子化合物、密着促進剤、酸化防止剤、光安定剤、連鎖移動剤等、当該技術分野で公知の添加剤を含んでもよい。
本発明の硬化性着色組成物は、表面の算術平均粗さRaが6.0以下である硬化膜を形成することが可能であることが好ましい。硬化膜の表面の算術平均粗さRaが6.0以下であることにより、明度のムラを低減することができる。更に、硬化膜の表面のRaが大きいとITO蒸着プロセスでの不良を招くことがあるが、Raが6.0以下であることによりこのような不良の発生を低減することができる。Raは、好ましくは5.0以下、より好ましくは4.5以下である。一方、Raの下限は0.1以上であってもよく、0.5以上であってもよく、1.0以上であってもよい。
<カラーフィルタ、表示装置>
本発明には上記硬化性着色組成物から形成される硬化膜、例えばカラーフィルタも含まれる。このようなカラーフィルタは、表面粗さが低減されたものであるため、明度のムラを低減することができる。更にRaが6.0以下であることによりITO蒸着プロセスでの不良の発生を低減することができる。カラーフィルタは、表示装置(例えば、液晶表示装置、有機EL装置、電子ペーパー等)及び固体撮像素子に用いられるフィルタとして有用である。
<硬化性着色組成物の製造方法>
本発明の硬化性着色組成物は、着色剤(A)、樹脂(B)、シリコーン化合物(C)、重合性化合物(D)、重合開始剤(E)、並びに必要に応じて用いられる重合開始助剤(E1)、レベリング剤(F)、溶剤(G)、その他の成分を混合することにより調製できる。
着色剤(A)は、上記着色剤分散液や顔料分散液を用いて調製してもよい。着色剤分散液や顔料分散液に、残りの成分を所定の濃度となるように混合することにより、目的の着色樹脂組成物を調製できる。
<カラーフィルタの製造方法>
本発明の硬化性着色組成物から着色パターン(カラーフィルタ)を製造する方法としては、フォトリソグラフ法、インクジェット法、印刷法等が挙げられる。中でも、フォトリソグラフ法が好ましい。フォトリソグラフ法は、硬化性着色組成物を基板に塗布し、乾燥させて組成物層を形成し、フォトマスクを介して該組成物層を露光して、現像する方法である。フォトリソグラフ法において、露光の際にフォトマスクを用いないこと、及び/又は現像しないことにより、上記着色組成物層の硬化物である着色塗膜を形成することができる。このように形成した着色パターンや着色塗膜がカラーフィルタの例として挙げられる。
カラーフィルタ(硬化膜)の膜厚は、好ましくは20μm以下、より好ましくは6μm以下、さらに好ましくは3μm以下であり、好ましくは0.1μm以上、より好ましくは1.0μm以上、さらに好ましくは1.5μm以上である。
基板としては、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミナケイ酸塩ガラス、表面をシリカコートしたソーダライムガラスなどのガラス板や、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂板、シリコン、前記基板上にアルミニウム、銀、銀/銅/パラジウム合金薄膜などを形成したものが用いられる。これらの基板上には、別のカラーフィルタ層、樹脂層、トランジスタ、回路等が形成されていてもよい。またシリコン基板上にHMDS処理を施した基板を使用してもよい。
フォトリソグラフ法による各色画素の形成は、公知又は慣用の装置や条件で行うことができる。例えば、下記のようにして作製することができる。まず硬化性着色組成物を基板上に塗布し、加熱乾燥(プリベーク)及び/又は減圧乾燥することにより溶剤等の揮発成分を除去して乾燥させ、平滑な組成物層を得る。塗布方法としては、スピンコート法、スリットコート法、スリット アンド スピンコート法等が挙げられる。加熱乾燥を行う場合の温度は、30~120℃が好ましく、50~110℃がより好ましい。また加熱時間としては、10秒間~60分間であることが好ましく、30秒間~30分間であることがより好ましい。減圧乾燥を行う場合は、50~150Paの圧力下、20~25℃の温度範囲で行うことが好ましい。組成物層の膜厚は、特に限定されず、目的とするカラーフィルタの膜厚に応じて適宜選択すればよい。
次に、組成物層は、目的の着色パターンを形成するためのフォトマスクを介して露光される。該フォトマスク上のパターンは特に限定されず、目的とする用途に応じたパターンが用いられる。露光に用いられる光源としては、250~450nmの波長の光を発生する光源が好ましい。例えば、350nm未満の光を、この波長域をカットするフィルタを用いてカットしたり、436nm付近、408nm付近、365nm付近の光を、これらの波長域を取り出すバンドパスフィルタを用いて選択的に取り出したりしてもよい。具体的には、水銀灯、発光ダイオード、メタルハライドランプ、ハロゲンランプ等が挙げられる。露光面全体に均一に平行光線を照射したり、フォトマスクと基板との正確な位置合わせを行うことができるため、マスクアライナ及びステッパ等の縮小投影露光装置またはプロキシミティ露光装置を使用することが好ましい。
露光後の組成物層を現像液に接触させて現像することにより、基板上に着色パターンが形成される。現像により、組成物層の未露光部が現像液に溶解して除去される。現像液としては、例えば、水酸化カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム等のアルカリ性化合物の水溶液が好ましい。これらのアルカリ性化合物の水溶液中の濃度は、好ましくは0.01~10質量%であり、より好ましくは0.03~5質量%である。さらに、現像液は、界面活性剤を含んでいてもよい。現像方法は、パドル法、ディッピング法及びスプレー法等のいずれでもよい。さらに現像時に基板を任意の角度に傾けてもよい。現像後は、水洗することが好ましい。
さらに、得られた着色パターンに、ポストベークを行うことが好ましい。ポストベーク温度は、80~250℃が好ましく、100~245℃がより好ましい。ポストベーク時間は、1~120分間が好ましく、2~30分間がより好ましい。
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は、下記実施例によって限定されるものではなく、前・後記の趣旨に適合しうる範囲で適宜変更して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。実施例中の「%」及び「部」は、特記のない限り、質量%及び質量部である。化合物の構造は質量分析(LC;Agilent製1200型、MASS;Agilent製LC/MSD型)で同定した。
製造例1:樹脂(B-1)
還流冷却器、滴下ロート及び撹拌機を備えたフラスコ内に窒素を適量流し窒素雰囲気に置換し、乳酸エチル141部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート178部を入れ、撹拌しながら85℃まで加熱した。次いで、アクリル酸38部、3,4-エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン-8-イルアクリレート及び3,4-エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン-9-イルアクリレートの混合物(含有比はモル比で1:1)25部、N-シクロヘキシルマレイミド137部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート50部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート338部の混合溶液を5時間かけて滴下した。一方、2,2-アゾビスイソブチロニトリル5部をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート88部に溶解した溶液を6時間かけて滴下した。滴下終了後、85℃で4時間保持した後、室温まで冷却して、B型粘度計(23℃)で測定した粘度23mPas、固形分25.6質量%の共重合体(樹脂B-1)溶液を得た。生成した共重合体の重量平均分子量Mwは8.0×103、分散度2.1、固形分換算の酸価は109mg-KOH/gであった。樹脂B-1は、以下の構造単位を有する。
製造例1で得られた樹脂B-1の重量平均分子量(Mw)および数平均分子量(Mn)の測定は、GPCを用いて、以下の条件で行った。
装置;K2479((株)島津製作所製)
カラム;SHIMADZU Shim-pack GPC-80M
カラム温度;40℃
溶媒;THF(テトラヒドロフラン)
流速;1.0mL/min
検出器;RI
校正用標準物質;TSK STANDARD POLYSTYRENE F-40、F-4、F-228、A-2500、A-500(東ソー社製)
上記で得られたポリスチレン換算の重量平均分子量および数平均分子量の比(Mw/Mn)を分子量分布とした。
製造例2:式(1a-1)で表される化合物(1a-1)の製造
特開2018-127596号公報の実施例7に記載の方法と同様にして、下記式(1a-1)で表される化合物(1a-1)を製造した。
製造例3:樹脂(B-2)の製造
還流冷却器、滴下ロートおよび攪拌機を備えたフラスコ内を窒素雰囲気に置換し、乳酸エチル141部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート178部を入れ、攪拌しながら85℃まで加熱した。次いで、アクリル酸38部、3,4-エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン-8-イルアクリレートおよび3,4-エポキシトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン-9-イルアクリレートの混合物25部、N-シクロヘキシルマレイミド137部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート50部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート338部の混合溶液を5時間かけて滴下した。一方、2,2-アゾビスイソブチロニトリル5部をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート88部に溶解した溶液を6時間かけて滴下した。滴下終了後、混合物を85℃で4時間保持した後、室温まで冷却して、共重合体(以下「樹脂(B-2)」と記載する)溶液(固形分25.6%)を得た。樹脂(B-2)溶液のB型粘度計で測定した23℃での粘度は23mPa・sであった。また、樹脂(B-2)の酸価(固形分換算値)は111mgKOH/g、その重量平均分子量(Mw)は8.0×103、その多分散度(Mw/Mn)は2.1であった。
製造例4:化合物(1a-1)を含む着色剤分散液(A-1)の製造
化合物(1a-1)7部、分散剤(DISPERBYK(登録商標)-2050(ビックケミー・ジャパン社製))3部、樹脂(B-2)(固形分換算)3部、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート81部、4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン6部および0.2mmのジルコニアビーズ300部を混合し、ペイントコンディショナー(LAU社製)を使用して3時間振盪した。その後、ジルコニアビーズをろ過により除去して着色剤分散液(A-1)を得た。
製造例5:式(1a-2)で表される化合物(1a-2)の製造
特開2016-176075号公報の合成例2に記載の方法によって、下記式(1a-2)で表される化合物(1a-2)を製造した。
<混合物(H)の製造>
下記樹脂(B)、シリコーン化合物(C)、レベリング剤(F)、及び溶剤(G)を用いて、下記表4に示す組成となるように各成分を混合して混合物(H-1)~(H-5)を得た。なお表4中、樹脂(B)、シリコーン化合物(C)の数値は、固形分換算の数値である。
<樹脂(B)>
(B-1):製造例1で得られた樹脂(B-1)
<シリコーン化合物(C)>
(C-1):BYK-320(ビックケミー・ジャパン(株)製)
(C-2):BYK-325N(ビックケミー・ジャパン(株)製)
(C-3):BYK-330(ビックケミー・ジャパン(株)製)
(C-4):BYK-378(ビックケミー・ジャパン(株)製)
(C-5):トーレシリコーンSH8400(東レ・ダウコーニング社製)
<レベリング剤(F)>
(F-1):フッ素系界面活性剤(メガファック(登録商標)F554;DIC社製)
<溶剤(G)>
(G-1):プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
(G-2):メトキシプロピルアセテート
(G-3):乳酸エチル
(G-4):4-ヒドロキシ-4-メチル-2-ペンタノン
<混合物(H)の塗膜の形成>
2インチ角のガラス基板(イーグル2000;コーニング社製)上に、得られた混合物(H)を厚さ2μmになるようにガラス基板にスピンコート法で塗布し、オーブン中、230℃で20分間ベークを行うことにより、混合物(H-1)~(H-5)により形成された塗膜をそれぞれ得た。
<接触角測定>
得られた混合物(H-1)~(H-5)の塗膜について、それぞれイオン交換水に対する接触角を接触角測定装置(PCA-1;協和界面科学(株)製))を用いて液滴法により測定した。室温23℃における、直径2μmの液滴を塗膜に滴下した際の静的接触角の結果を表4に示す。
表4に示す通り、シリコーン化合物(C-1)~(C-4)を含む混合物(H-1)~(H-4)により形成された塗膜は、塗膜と、イオン交換水との接触角が70°以上であり条件(1)を満たすものであった。一方、シリコーン化合物(C-5)を含む混合物(H-5)を用いた場合には、凝集が生じて塗膜を形成することができなかった。
<実施例1~7、比較例1>
下記着色剤分散液、着色剤、上記樹脂(B)、上記シリコーン化合物(C)、下記重合性化合物(D)、下記重合開始剤(E)、上記レベリング剤(F)、及び上記溶剤(G)を用いて、下記表5に示す組成となるように各成分を混合して硬化性着色組成物を得た。なお表5中、樹脂(B)、シリコーン化合物(C)の数値は、固形分換算の数値である。
〈着色剤分散液〉
化合物(1a-1)を含む着色剤分散液(A-1)
〈着色剤〉
化合物(1a-2)からなる着色剤(A-2)
<重合性化合物(D)>
(D-1):ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(日本化薬社製「KAYARAD(登録商標) DPHA」)
<重合開始剤(E)>
(E-1):下記式(D-1)で表される化合物(常州強力電子新材料社製「TR-PBG327」)
<硬化膜の形成>
2インチ角のガラス基板(イーグル2000;コーニング社製)上に、得られた硬化性着色組成物をそれぞれスピンコート法で塗布した後、100℃で3分間プリベークして、組成物層を形成した。冷却後、露光機(TME-150RSK;トプコン社製)を用いて、大気雰囲気下、60mJ/cm2の露光量(365nm基準)で組成物層に光照射した。光照射後の着色樹脂組成物層を、非イオン系界面活性剤0.12%と水酸化カリウム0.04%を含む水系現像液に24℃で60秒間浸漬現像し、水洗後、オーブン中、230℃で20分間ポストベークを行うことにより、硬化膜を得た。
<膜厚測定>
得られた硬化膜について、膜厚を、膜厚測定装置(DEKTAK3;日本真空技術(株)製))を用いて測定した。
<色度評価>
得られた硬化膜について、測色機(OSP-SP-200;オリンパス(株)製)を用いて分光を測定し、C光源の特性関数を用いてCIEのXYZ表色系におけるxy色度座標(x、y)とYとを測定した。Yの値が大きいほど明度が高いことを表す。
<コントラスト評価>
現像を行わない以外は硬化膜の形成と同様の操作を行い、ガラス基板上の硬化膜を作製した。該硬化膜について、コントラスト測色機(CT-1;壺坂電機社製、検出器;BM-5A、光源;F-10)を用いて、ブランク値を30000としてコントラストを測定した。ガラス基板上の硬化膜を、偏光フィルム(POLAX-38S;ルケオ社製)ではさんだものを測定サンプルとした。
<硬化膜の表面粗さの評価>
得られた硬化膜の表面の算術平均粗さRa(nm)を、走査型プローブ顕微鏡装置(SPM;Bruker社製Dimension Icon)を用いて測定した。Raは小さいほど表面粗さが小さいことを意味する。これらの結果を表5に示す。
表4、5に示す結果より、上記条件(1)を満たすシリコーン化合物(C-1)~(C-4)を含む実施例1~7の硬化性着色組成物は、条件(1)を満たさないシリコーン化合物(C-5)を含む比較例1の硬化性樹脂組成物に比べて、色度を損なわずにポストベーク後の硬化膜の表面粗さを抑制することができた。なお当該評価は硬化膜で測定しているが、硬化膜で良好な結果を示すものは着色パターンで測定しても同様に良好な結果が得られる。
本発明の硬化性着色組成物を用いれば、カラーフィルタの形成(特にポストベーク)における表面粗さを低減することができる。本発明の硬化性着色組成物から製造される硬化膜、カラーフィルタは、表示装置(例えば、液晶表示装置、有機EL装置、電子ペーパー等)および固体撮像素子に用いられるカラーフィルタとして有用である。

Claims (6)

  1. 着色剤(A)、樹脂(B)、シリコーン化合物(C)、重合性化合物(D)、及び重合開始剤(E)を含む硬化性着色組成物であって、
    前記着色剤(A)が、式(A1)で表されるトリアリールメタン系造塩化合物およびキサンテン染料からなる群から選択される少なくとも1種の染料を含み、
    前記シリコーン化合物(C)含有量が、前記着色剤(A)の固形分100質量部に対して、0.3~0.8質量部であり、
    前記シリコーン化合物(C)が条件(1)を満たすことを特徴とする硬化性着色組成物。
    〈条件(1)〉
    式(1)の構造単位を有する樹脂(B-1)、前記シリコーン化合物(C)、レベリング剤(F)、及び溶剤(G)を含み、固形分の総量100質量%中、前記シリコーン化合物(C)の含有量が21質量%である混合物(H)をガラス基板にスピンコートし、230℃で20分ベークすることにより形成した塗膜と、イオン交換水との接触角が70°以上である。
    [式(A1)中、
    41b ~R 44b は、それぞれ独立して、水素原子、炭素数1~20の飽和炭化水素基、置換基を有していてもよい炭素数6~20の芳香族炭化水素基、又は、置換基を有していてもよい炭素数7~30のアラルキル基を表し、該芳香族炭化水素基及び該アラルキル基が有していてもよい置換基は、-SO 3 - 又は-SO 2 -N - -SO 2 -R f であってもよく、該飽和炭化水素基に含まれる水素原子は、置換若しくは非置換のアミノ基又はハロゲン原子に置換されていてもよく、該飽和炭化水素基の炭素数が2~20である場合、該飽和炭化水素基に含まれる-CH 2 -は、-O-又は-CO-に置き換わっていてもよい。ただし、該炭素数2~20の飽和炭化水素基において、隣接する-CH 2 -が同時に-O-に置き換わることはない。R 41b とR 42b とが結合してそれらが結合する窒素原子とともに環を形成してもよく、R 43b とR 44b とが結合してそれらが結合する窒素原子とともに環を形成してもよい。
    47b ~R 54b は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲン原子、ニトロ基、ヒドロキシ基、-SO 3 - 、-SO 2 -N - -SO 2 -R f 、又は炭素数1~8のアルキル基を表し、該アルキル基を構成する-CH 2 -は、-O-又は-CO-に置き換わっていてもよく、R 48b とR 52b とが互いに結合して、-NH-、-S-、又は-SO 2 -を形成していてもよい。ただし、該アルキル基において、隣接する-CH 2 -が同時に-O-に置換されることはない。
    環T 2b は、炭素数3~10の芳香族複素環又は炭素数6~10の芳香族炭化水素環を表し、該芳香族複素環及び該芳香族炭化水素環は、炭素数1~20の飽和炭化水素基、置換若しくは非置換のアミノ基又は置換基を有していてもよい炭素数6~20の芳香族炭化水素基を有していてもよい。該芳香族炭化水素基が有していてもよい置換基は、-SO 3 - 又は-SO 2 -N - -SO 2 -R f であってもよい。
    r+ は、r価の金属イオンを表す。
    kは、R 41b ~R 44b 、R 47b ~R 54b 及び環T 2b が有する-SO 3 - の個数及び-SO 2 -N - -SO 2 -R f の個数の和を表す。
    rは、1以上の整数を表す。
    f は、炭素数1~12のフルオロアルキル基を表す。
    ただし、R 41b ~R 44b 、R 47b ~R 54b 及び環T 2b は、-SO 3 - 又は-SO 2 -N - -SO 2 -R f を少なくとも1つ有する。
    なお、1分子中に下記式で表される構造が複数含まれる場合、それらは同じ構造であっても異なる構造であってもよい。
    [式中、環T 2b 、R 41b ~R 44b 及びR 47b ~R 54b は、それぞれ、上記と同義である。]]
  2. 前記シリコーン化合物(C)の前記硬化性着色組成物の総量に対する含有率が2.0質量%以下である請求項1に記載の硬化性着色組成物。
  3. さらに、フッ素系界面活性剤を含むレベリング剤(F)を含む請求項1又は2に記載の硬化性着色組成物。
  4. 表面の算術平均粗さRaが6.0以下である硬化膜を形成することが可能な請求項1~のいずれかに記載の硬化性着色組成物。
  5. 請求項1~のいずれかに記載の硬化性着色組成物から形成されるカラーフィルタ。
  6. 請求項に記載のカラーフィルタを含む表示装置。
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